The visual and energetic benefits of daylight in glazed buildings. by Giulia Brighi

I benefici visivi ed energetici della luce naturale allâ&#x20AC;&#x2122;interno di edifici interamente vetrati

I benefici visivi ed energetici della luce naturale all'interno di edifici completamente vetrati

Giulia Brighi

Tesi di Laurea in Impianti Corso di Ingegneria Edile / Architettura Scuola di Ingegneria e Architettura Alma Mater Studiorum - UniversitĂ di Bologna a.a. 2015-2016 Relatore: Prof. Ing. Giovanni Semprini Correlatore: Prof. Arch. Simone Secchi Dott. Francesco Tutino

A Bruno, Marisa e Luca

INDICE INTRODUZIONE

1. CARATTERISTICHE DELLA LUCE NATURALE

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Che cos’e’ la luce naturale? Emisfero Terrestre Le caratteristiche della luce naturale Effetti della luce sull'uomo Grandezze fotometriche

2. REQUISITI NORMATIVI PER UNA BUONA ILLUMINAZIONE 2.1 Introduzione 2.2 Normativa su luce naturale 2.2.1 DPR 19 marzo 1956, n.303 2.2.2 Circolare Ministero Lavori Pubblici n. 3151 del 22/5/67 2.2.3 Decreto Ministeriale del 5/7/75 2.2.4 ISO 8995-CIE S 008/E 2.2.5 UNI 10840:2007 2.2.6 Legge Regionale Emilia-Romagna n.15 del 30/7/2013 2.3 Normativa su luce artificiale 2.3.1 Direttiva Europea 2002/91 CE 2.3.2 UNI EN 15193, Marzo 2008 2.3.3 UNI EN 12461-1:2004 2.3.4 UNI EN 15251:2008

15 19 21 25 32

37 37 39 39 41 42 43 46 48 48 51 53

3. TECNOLOGIE PER IL CONTROLLO DELLA LUCE NATURALE 3.1 Sistemi schermanti 3.2 Sistemi vetrati 3.2.1 Vetri colorati 3.2.2 Vetri basso-emissivi e rivestimento a controllo solare 3.2.3 Finestre multistrato 3.2.4 Materiali innovativi per vetri e rivestimenti 3.2.5 Vetri intelligenti

4. DEFINIZIONE DI UNA METODOLOGIA DI VERIFICA DEL COMFORT VISIVO E FABBISOGNO ENERGETICO PER ILLUMINAZIONE ARTIFICIALE 4.1 Introduzione 4.2 Parametri di studio

5. APPLICAZIONE A UN CASO STUDIO 5.1 5.2 5.3 5.4

Rilievo Taratura e confronto metodi Analisi comfort visivo studio I Analisi fabbisogno energetico per illuminazione artificiale studio I

6. PROGETTO 6.1 6.2 6.3 6.4

Vetri riflettenti Veneziane verticali Veneziane orizzontali Confronto dei sistemi di ombreggiamento

CONCLUSIONE

55 55 59 60 62 63 65

69 76

87 87 90 101 109

117 117 125 129 133

137

INTRODUZIONE

E' possibile studiare il comfort visivo di un ambiente? Come influisce la luce naturale sull'organismo umano? Come si possono sfruttare le potenzialità del Sole? Quanto influisce la luce naturale sul fabbisogno energetico? Da questa domande sono iniziate le riflessioni che hanno portato all'analisi del comfort visivo e fabbisogno energetico. L'elaborato si suddivide in differenti capitoli che cercano di creare un quadro completo della luce naturale all'interno del settore architettonico ed energetico. La parte iniziale definisce la luce e ricerca i fenomeni conseguenti sul corpo umano. Infatti, la sua importanza non è solo in termini di fabbisogno energetico, ma anche psicofisici, poiché la luce naturale organizza il ciclo biochimico all'interno dell'organismo umano andando quindi a controllare l’umore, la produttività e la salute degli utenti che ne fruiscono. In seguito ad un quadro normativo in cui sono state riportate le normative italiane e europee che trattano luce naturale e artificiale è stato possibile individuare le grandezze e i parametri da tenere in considerazione per valutare la qualità visiva dei differenti spazi. Si è cercato di non limitarsi al rispetto delle sole normative, ma di metterle in discussione e confrontarle con le recenti scoperte svolte da differenti ricercatori di tutto il mondo. Di seguito si è proceduto a creare un metodo, una sequenza di fasi il cui unico fine è di definire e calcolare i parametri richiesti dalla normativa sia da un punto di vista qualitativo che quantitativo. E' stato fatto un riassunto dei principali sistemi di ombreggiamento e differenti trattamenti sulle superfici trasparenti che sono in commercio. Le ultime proposte cercano di unire efficienza termica ed illuminotecnica senza rinunciare alla trasparenza dei vetri. Con il caso studio, la Sede Unica del Comune di Bologna, si è messa in pratica la metodologia affinata. L'edificio ricopre un ruolo importante all'interno della comunità bolognese, in quanto al suo interno sono state raggruppate tutte le funzioni del Comune di Bologna. La sua struttura è imponente e ben riconoscibile dalla collettività. Il suo impatto è forte in quanto sono quattro differenti edifici uniti da una "vela" di frangisole posta in copertura. Mario Cucinella Architets hanno progettato questo edificio scegliendo un trattamento della superficie moderno, infatti, tutti i suoi prospetti sono in vetro. Per questo motivo si è rivelato un interessante caso studio in quanto è un approccio architettonico che ha preso e sta prendendo sempre più piede nell'architettura moderna. Con uno studio del percorso solare è stato possibile individuare gli uffici su cui mettere in pratica il metodo precedentemente esposto. Grazie a un tirocinio è stato possibile compiere dei rilevamenti attraverso luxmetro per poter 9

mappare da un punto di vista quantitativo la luce naturale. Successivamente si Ă¨ cercato di mettere a confronto i differenti valori ricavati con metodi piĂš moderni (software Relux) e classici (Normativa italiana e Europea). Il confronto fra i valori ha portato alla comprensione delle potenzialitĂ e imprecisioni di questi tre metodi. L'analisi di eventuali fenomeni di discomfort visivo ha portato allo studio dell'attuale sistema di ombreggiamento che Ă¨ stato predisposto all'interno degli uffici. L'analisi energetica svolta sullo studio preso in esame ha portato alla comprensione di quanto la luce naturale influisce sul fabbisogno energetico degli ambienti calcolandolo in relazione a uno studio specifico, luogo, periodo di utilizzo, ecc.. L'ultima parte dell'elaborato cerca di ipotizzare differenti modifiche che prendono in esame ombreggiamenti interni, sostituzione di vetri o applicazione di pellicole. Sono stati studiati approcci poco invasivi da un punto di vista architettonico nel rispetto dell'impatto visivo che l'edificio ha. L'elaborato si conclude con un confronto tra le differenti tipologie di ombreggiamento portando a delle conclusioni qualitative che mettono in relazioni sia aspetti di comfort visivo, fabbisogno energetico, ma anche fattori psicofisici come il contatto con l'esterno da parte dell'utente. In sintesi l'analisi e la ricerca svolta cerca di dare una guida nella valutazione del comfort visivo e fabbisogno energetico per illuminazione artificiale all'interno di ambienti non solo interamente vetrati, ma di qualsiasi tipo.

Via Domenico Svampa

+ 0.00

Via Delfino Insolera

- 3.00

+ 0.00

Via Aristotile Fioravanti

luce s.f. [lat. lūx lūcis, ant*louk-s, affine al sanscr. roká-, armeno loys, gotico liuhath, ted. Licht, e all'agg. gr. λευκός «brillante, bianco»].-1.a. Ente fisico al quale è dovuta l'eccitazione nell'occhio delle sensazioni visive, cioè la possibilità, da parte dell'occhio, di vedere gli oggetti.

Treccani

LE CARATTERISTICHE LUCE NATURALE

1.1

LA LUCE NATURALE “La luce è proprio tutto: sogno, sentimento, stile, colore, tono, profondità, atmosfera, vibrazione, racconto, ideologia" 1 L'idea che ognuno di noi ha sulla luce è che si tratti di un qualcosa di esterno rispetto a noi: una forma di energia che rimbalza ovunque nel mondo e noi riusciamo a percepirla grazie a due organi simili a macchine fotografiche. Non è poi una idea tanto lontana dal vero. La luce si puo’ considerare come un’onda elettromagnetica in movimento caratterizzata da una sua ampiezza d’onda che viene trasmessa in linea retta alla stessa velocità delle radiazioni elettromagnetiche (300.000 km/secondo). I corpi che emettono luce vengono definiti sorgenti luminose che possono essere naturali (sole) oppure artificiali (lampadina). La luce appare all’occhio umano chiara, ma nella realtà e’ composta da onde di diverso colore. Per riuscire a scomporre la luce e poter vedere così i colori che la compongono e’ necessario ricorrere a un prisma di vetro. Chi lo scoprì fu Isaac Newton che nel 1967, servendosi di un prisma triangolare di vetro e facendolo attraversare dalla luce bianca del sole. Newton scoprì la scomposizione dello spettro della luce visibile.2

Luce solare

Schermo Prisma di vetro

FIGURA 1: Scomposizione luce bianca.

1 2

Federico Fellini, "Fare un film", Torino, Einaudi 2015, p.140 Johannes Itten, Arte del colore, Milano, ilSaggiatore 2007 p.15

L'astronomo, matematico e fisico olandese Christiaan Huygens, diede alla luce una natura ondulatoria spiegando la sua propagazione attraverso le leggi del moto ondulatorio. Nel 1870, il fisico James Clerk Maxwell sostenne che la luce è un'onda elettromagnetica, poiché: I. Viaggia alla stessa velocità delle onde elettromagnetiche; II. E' un'onda trasversale e non longitudinale come riteneva Huygens. Una radiazione elettromagnetica è vista come un fenomeno ondulatorio dovuta alla propagazione di perturbazioni periodiche di un campo elettrico e di un campo magnetico, oscillanti in piani tra di loro ortogonali. “La luce è la parte visibile dello spettro elettromagnetico, compresa tra 0,40µm e 0,76µm, ed è composta da ristrette bande di colore che vanno dal violetto(0,40÷0,44µm) al rosso(0,63÷0,76µm).” 3 Lo spettro visibile fa parte di un piccolissimo range dello spettro elettromagnetico perciò l'uomo riesce a vedere solo una parte delle radiazioni emesse dai corpi. L’occhio umano, infatti, non può vedere le onde ultraviolette, infrarosse, ecc… Con i nostri occhi riusciamo a percepire solo onde con lunghezza d'onda comprese tra i 400 µµ e 700 µµ (micron): 1 micron = 1µ = 1/1000 mm 1 millimicron = 1µµ = 1/1000000 mm

FIGURA 2: Lo spettro elettromagnetico.

Ogni colore dello spettro visibile della luce bianca del sole può essere determinato in base alla sua lunghezza d'onda o frequenza. In sè le onde luminose non hanno colore, esso viene riprodotto solo nei nostri occhi e cervello. Le superfici che riflettono le onde elettromagnetiche dei corpi luminosi sono caratterizzati da parametri di riflessione differenti dipendenti dal loro colore e dal materiale. Se la superficie riflette l’intera onda elettromagnetica il suo colore sarà bianco, mentre avrà il colore nero una superficie che assorbe l’intera onda. I fenomeni fisici legati al moto ondulatorio di un'onda elettromagnetica sono:

• • • • •

Interferenza Rifrazione Riflessione Polarizzazione Difrazione

Yunus A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill Libri Italia srl, 1998

Lo scontro tra due onde elettromagnetica provoca un'ampiezza d'onda data dalla somma delle due ampiezze d'onda scontrate. Questo fenomeno, chiamato interferenza, è la conseguenza del principio di sovrapposizione; se le oscillazioni avvengono nello stesso senso per entrambe le onde, si avrà una sovrapposizione degli effetti andando ad amplificare il fenomeno (interferenza costruttiva), oppure si avrà un indebolimento se le onde hanno direzione opposta (interferenza distruttiva). Con il fenomeno della rifrazione si intende la deviazione dell'onda data dall'attraversamento di una superficie poiché la velocità di propagazione di un'onda dipende dal mezzo in cui ha luogo. In questo fenomeno si ha quindi un cambiamento nella direzione dei raggi solari. (Figura 3) Con la Legge di Snell si va a relazionare il seno dell'angolo di incidenza (i) e quello di rifrazione (r) ottenendo l'indice di rifrazione: i

nri =

sin(i) sin(r)

r FIGURA 3: Fenomeno della rifrazione

Nel momento in cui l'onda colpisce una superficie di separazione tra due mezzi, viene separata in due componenti: Una parte prosegue nel mezzo (rifrazione), l'altra viene riflessa all'interno del primo mezzo. Il fenomeno appena descritto prende il nome di riflessione. Quando un raggio solare colpisce un vetro, esso viene per lo più rifratto. La riflessione può essere di due tipi: I. Riflessione speculare: la luce colpisce superfici piane e lisce; II. Riflessione diffusa: l'onda luminosa colpisce superfici ruvide, irregolari. La riflessione speculare viene espressa con la riflessione del raggio incidente con un angolo di incidenza uguale all'angolo di riflessione rispetto la normale alla superficie. (Figura 4) La riflessione diffusa, invece, non è legata ad alcun angolo, la riflessione del raggio luminoso è puramente casuale a causa dell'irregolarità della superficie.

Raggio incidente

Raggio normale

θ1

Raggio riflesso

θ’1

FIGURA 4: Fenomeno della riflessione. θ1=θ'1

La polarizzazione della luce, invece, riguarda la direzione di vibrazione del vettore campo elettrico di un'onda luminosa rispetto alla direzione di propagazione, cioè consiste nella predominanza di una direzione di vibrazione tra tutte quelle possibili. Nel momento in cui un'onda attraversa un piccolo passaggio oppure supera uno spigolo vivo, essa si sparpaglia seguendo percorsi casuali andando cosi a perdere la direzione iniziale. Questo è un fenomeno riscontrabile nei moti ondulatori. 17

Analizzando questi fenomeni è possibile affermare che la natura delle onde elettromagnetiche è di tipo ondulatorio e corpuscolare poiché, nel momento in cui l'onda si scontra con la materia, viene trasferita energia. Nel 1900 Max Planck assimilò la radiazione elettromagnetica come una propagazione di un insieme di pacchetti di energia, chiamati fotoni o quanti ciascuno caratterizzato dalla frequenza v e dall'energia:

E = h⋅ f dove h = 6,63⋅10 J ⋅s chiamata costante di Planck e f rappresenta la frequenza. Può anche essere espressa come: −34

hc λ

Indicando con c la velocità della luce nel mezzo di trasmissione e con λ la lunghezza dell'onda. E' evidente che l'energia di un fotone è inversamente proporzionale alla sua lunghezza d'onda e quindi la radiazione con più piccola lunghezza d'onda possiede fotoni di maggiore energia.4

Yunus A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill Libri Italia srl, 1998

1.2

EMISFERO TERRESTRE Il Sole si trova a una distanza dalla Terra di 150 milioni di chilometri, ma la sua luce impiega 8 minuti e mezzo per giungere a noi. Tutta la luce utilizzata dal nostro pianeta, compresa quella della Luna, proviene dal Sole. Le altri fonti di luce, oltre al Sole, come lampi, fuochi, aurore boreali, sono molto più deboli, sporadici e brevi. Esso irradia una grande quantità di onde elettromagnetiche, le quali appaiono a noi sotto forma di radiazione visibile, ossia luce. Le onde luminose devono attraversa tutti i differenti strati con cui è composta l'atmosfera terrestre, grazie alla quale, molte radiazioni nocive non giungono all'essere umano. L'atmosfera è composta da una successione di cinque strati dotati di diverse caratteristiche: • Troposfera E' lo strato a contatto con l'uomo. Questo primo livello viene riscaldato dal calore proveniente dalla crosta terrestre e, mano a mano che ci si allontana dalla Terra, le temperature diminuiscono. In corrispondenza dell'equatore ha uno spessore maggiore rispetto a quello dei poli, varia con la latitudine. Qui l'aria è in perenne movimento, quindi si hanno venti, variazioni climatiche, ecc .. La troposfera è divisa dal successivo strato dopo la tropopausa in cui sono presenti venti ad alta velocità (200-300 km/h) che si muovono in altitudine e latitudine stagionalmente. 5 • Stratosfera In questo strato i gas sono rarefatti rispetto a quelli presenti nella troposfera. Negli strati limitrofi alla tropopausa si mantiene la temperatura costante, ma con l'aumentare dell'altitudine si ha una inversione di temperatura.6 Tutto ciò è spiegabile per la presenza di ozono che assorbe le radiazioni nocive dal sole (raggi UV). Nella ozonosfera ( 20 km/30 km) vi è un'alta concentrazione di ozono, l'ossigeno è rarefatto rendendo possibile il transito ad aerei, mongolfiere, ecc .. 7 La stratosfera è separata dallo strato successivo da stratopausa dove la temperatura è vicina a 0°. • Mesosfera Questo strato arriva fino agli 80 km di quota, le temperature tornando a diminuire con l'aumentare dell'altezza. In questo strato avvengono le stelle cadenti che, a causa di meteore provenienti dallo spazio si sono date fuoco una volta entrate a contatto con questo strato. La mesopausa è lo strato di transizione che separa la mesosfera con la termosfera. • Termosfera Lo strato di termosfera si estende per 690 km e la temperatura cresce con l'aumentare dell'altezza. I gas in questo strato sono ionizzati o nello stato atomico. Qui avviene il fenomeno delle aurore boreali: eventi luminosi causati dall'energia rilasciata da ioni eccitati quando viene colpito da elettroni e protoni provenienti dal Sole.² Lo strato di transizione tra la termosfera e esosfera è il termopausa in cui la temperatura aumenta. • Esosfera Rappresenta lo strato più esterno e anche quello meno conosciuto. Qui si incontrano le particelle provenienti dalla Terra e quelle dello Spazio. E' difficile stabilire il limite superiore dell'esosfera, ma molti scienziati affermano che sia 1000 km perché è a quella quota che la maggior parte delle particelle riescono a sfuggire al campo magnetico terrestre. (1) 5 Serena De Simone, Daylight in Zero Energy Office Buildings, Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile, Politecnico di Torino, 14 luglio 2015 6 CEN 2005. NS-EN 14501, Blinds and Shutters-Thermal and visual comfort-Performance characteristics and classification. 6. Visual comfort. European Committee for Standardization. 7 CEN 2008. NS-EN 14500, Blinds and shutters - Thermal and visual comfort - Test and calculation methods.: European Committee for Standardization.

EXOSFERA 120000000m TERMOPAUSA

205000m

90000m

AURORA BOREALE

80000m

TERMOSFERA

70000m

60000m

50000m MESOPAUSA

40000m

MESOSFERA 30000m STRATOPAUSA

20000m

STRATOSFERA

10000m TROPOPAUSA

TROPOSFERA

1.3

CARATTERISTICHE DELLA LUCE NATURALE Le caratteristiche principali della luce naturale è che si trova in costante mutamento a causa delle varie posizioni che il sole assume durante l'arco della giornata, durante le stagioni e condizioni climatiche. Le condizioni climatiche sono una variabile con una alta possibilità di imprevedibilità. La presenza di nubi altera in modo significativo la percezione della luce da parte di noi umani poiché ostruzionano i raggi solari e riflettono la luce. I raggi, una volta che attraversano i vari strati di atmosfera terrestre, vengono dispersi sull'intero pianeta. A seconda delle condizioni meteo la luce ci giunge diversamente e possiamo avere luce diretta, di intensità fino a 100.000 lx che è comparabile a un raggio di sole, in costante mutamento. La luce indiretta che è la luce riflessa dalle varie superfici, dipendente dalle loro caratteristiche. La luce diffusa è presente solo in condizioni di cielo coperto, di intensità pari a 10.000 lux in inverno e più di 30.000 lx durante l'estate.

Luce diretta Luce diffusa Luce riflessa

FIGURA 5: Nella foto sono rappresentate le differenti tipologie di luce che possono colpire una superficie. Sono rappresentate luce diretta, diffusa e riflessa.

Con quest'ultima condizione si ha una distribuzione della luce omogenea in tutte le direzioni della volta celeste, non si hanno quindi ombre delineando la condizione peggiorativa di progetto. 8 E' lecito quindi considerare il sole come contributo di luce diretta, mentre la volta celeste come contributo di luce diffusa. VOLTA CELESTE

Luce bianca T=6500 K

SORGENTE SUPERFICIE

SOLE

Luce bianca T=5500 K

SORGENTE PUNTIFORME

LUMINANZA CONTENUTA : Luce diffusa Sorgente non abbagliante

LUMINANZA ELEVATISSIMA : Sorgente abbagliante LUCE DIREZIONALE

LUCE UNIFORME

CONTRASTI MARCATI

Velux Knowledge Center, Daylight Energy and Indoor Climate Basic Book, Versione 3.0, 2014

Per poter calcolare la radiazione solare che si ha su un piano è necessario conoscere la posizione del Sole rispetto un sistema di riferimento specifico. Si definisce zenit il punto di intersezione tra volta celeste e la normale alla superficie terrestre che identifica il luogo da studiare, il suo opposto è il nadir. L'orizzonte dell'osservatore è la circonferenza ricavata dall'intersezione della sfera celeste con il piano passante per il centro della Terra e ortogonale alla linea congiungente il centro della Terra con lo zenit. L'angolo zenitale (θz) è l'angolo formato dalla direzione dello zenit con la congiungente tra osservatore e Sole. Esso può variare tra 0° e 90°. Con altezza solare (a) si identifica l'angolo formato dalla direzione dei raggi solari con il piano orizzontale. L'angolo azimutale (Ƴ) è l'angolo formato tra la proiezione su piano orizzontale dei raggi solari e direzione del sud.

α γ

FIGURA 6: Rappresentazione dell'altezza solare e dell'angolo azimutale.

E' possibile conoscere la posizione del sole in ogni istante dell'anno attraverso la seguente formula che mette in relazione le varie angolazioni durante i solstizi (Figura 6):

(

α = arcsen senδ senϕ + cosδ cosϕ cosω γ = arcsen

)

cosδ senω cosα

con ϕ la latitudine , δ l'angolo formato dall'equatore e dalla direzione del sole, ω angolo orario. Quindi, conoscendo la latitudine (punto di osservazione), la declinazione (dipende dal giorno, mese in cui si svolgono le valutazioni) e l'angolo orario (ora in cui si effettua misura). Con queste valutazioni è stato possibile esaminare le differenti condizioni di cielo utili per compiere le differenti analisi. E' riconosciuta a livello internazionale l'associazione CIE. Questa associazione no-profit formata da professionisti è tra i più importanti organi legati allo studio dell'illuminazione. CIE ha riconosciuto 15 differenti cieli da prendere come riferimento per i vari rilevamenti che si compiono definendo le "condizioni standard di cielo". La varietà di cieli individuati attraverso algoritmi che hanno permesso di individuare una distribuzione di luminanza standard dipende da differenti combinazioni tra luce solare diretta, radiazione, diffusione solare relativa alla latitudine includendo condizioni di cielo coperto standard e cielo sereno. (Figura 7) Nei differenti software che è possibile utilizzare per l' analisi della luce naturale sono riportati i differenti algoritmi che ne descrivono le condizioni standard. Il modello di base è suddiviso in sei curve graduali che descrivono i cambiamenti di luminanza in funzione dell'altezza del sole o dell'angolo zenitale e sei differenti funzioni. Queste differenti funzioni descrivono la teorica distorsione della distribuzione della luminanza agli emisferi che equivale a un centro di dispersione.

Alcuni valori raccomandati di esposizione di luce diurna secondo la CIE Division 3 TC3-22 ‘illuminazione e protezione da museo contro i danni della radiazione’ sono riportati nella tabella seguente.

Material classification Insensitive

Low sensivity

III

Medium sensitivity

High sensitivity

Category

Example of materials Metal, stone, glass, ceramic Canvases, frescos, wood, leather Water color, pastel, varoius paper Silk, newspaper, sensitive pigments

Lighting illuminance No limit

Limiting exposure No limit

annual

200 lux

600000 lux h/yr

50 lux

150000 lux h/yr

50 lux

15000lux h/yr

Tabella 2 - Livelli di esposizione di luce annua

3.3.

Strumenti e software per l’analisi illuminotecnica

Per ottenere gli indici considerati possono essere utilizzati i valori tabulati o ricorrere a metodi grafici,

FIGURA 7: Tabella in cui sono elencati i 15 differenti tipimadiin cielo che si ildifferenziano differenti entrambi i casi risultato sarebbeper approssimato. Percategorie. avere valori ilUNI più possibile veritieri si può 15469:2003-CIE 011/E. I 15 cieli sono differenziati in sei di differente distribuzione dellasofisticati luminanza altri dello svolgimento del faregruppi riferimento alle normative, o sfruttare software che sieoccupino calcolo. sei gruppi con fattori di dispersione diversi. Individuato il tipo di cielo è possibile conoscere i parametri a,b (parametri di luminanza graduale),c,d,e (indici di dispersione) per ilesempi calcolo dellografici zenith (Formula 1-2). Di seguito siutilizzati riportano alcuni di metodi e tabelle:

FIGURA 8: Rappresentazione dei quattro differenti cieli standard più diffusi. Maria Beatriz Piderit, Muriel Diaz, Coralie Cauwerts Definition

of the CIE standard skies and application of high dynamic range imaging technique to characterize the spatial distribution of daylight in Chile, Revista de la Construcciòn, Journal of Construction, Dicembre 2014

FIGURA 9: Distribuzione luminanza in diverse condizioni di Figura 6 - Grafici cielo CIE con luminanze cielo. Barbara Arosio, Francesca Lo Bianco, Ottimizzazione

del progetto illuminotecnico, energetico e degli scenari di incendio di una RSA, Tesi di laurea Politecnico di Milano, A.A. 2011/2012

Ottimizzazione del progetto illuminotecnico, energetico e degli scenari di incendio di una RSA – Barbara Arosio, Francesca Lo Bianco

Queste differenti funzioni descrivono la teorica distorsione della distribuzione della luminanza agli emisferi che equivale a un centro di dispersione.9 La funzione della luminanza di un punto specifico rispetto l'angolo zenitale (Z) è:

ϕ (Z ) = 1+ a

⎛ b ⎞ ⎜⎝ cosZ ⎟⎠

π 2

con 0 ≤ Z ≤ ;

(1)

la funzione che esplicita la variazione di luminanza di un punto specifico rispetto alla distanza angolare tra sole e zenith ( Z ) è: s

⎛ π⎞ ⎡ dZ ⎜⎝ d 2 ⎟⎠ ⎤ ( s) ⎢ ⎥ + e⋅cos2 Z s f Z s = 1+ c ⋅ e −e ⎢⎣ ⎥⎦

( )

(2)

Le formule sono esplicitate rispetto a Figura 10 e i valori di a,b,c,d ed e sono ricavabili dalla figura 7; una volta che si riconosce il cielo in esame è possibile conoscere anche i valori dei coefficienti per . Viene quindi tutto calcolato rispetto lo zenit. I più frequenti sono: • Cielo sereno La luminanza varia a secondo dell'altitudine e azimuth. La luminanza ha valori maggiori vicino al sole e mano a mano che ci si allontana diminuisce. Il cielo, in questa conformazione non presenta alcuna nube, è limpido. • Cielo intermedio Si differenzia dal precedente perché, da qualche parte, c'è della nebbia andando a diminuire i valori di luminanza in modo drastico. • Cielo coperto La luminanza cambia solo con l'altitudine essendo tre volte più luminoso allo zenit in quanto è vicino all'orizzonte. Questa è la condizione richiesta per il calcolo del fattore medio di luce diurna. Il cielo è coperto uniformemente da nuvole chiare. • Cielo uniforme E' caratterizzato da una illuminazione uniforme che non varia con altitudine e azimut. Il modello di cielo più usato è quello di cielo coperto (standard overcast sky). E' un modello in cui la luminanza in un qualunque punto del cielo è rapportata a quella allo zenith attraverso la seguente relazione:

⎡ 1+ 2senα ⎤ Lϑ = LZ ⎢ ⎥ 3 ⎣ ⎦

Viene quindi considerata la luminanza allo zenith pari a tre volte quella all'orizzonte, mentre il valore medio si ha per un'altezza solare di 42°. La luminanza allo zenith è pari a :

(

LZ = 90+ 9,630 sin β

)

1,19

[cd/m²]

FIGURA 10: Schema per studio cielo. UNI 15469:2003-CIE 011/E

9 Daryl Ronald Myers, Solar Radiation: Practical Modelling for Renewable Energy Applications, CRC Press, Taylor and Francis Group, 2013

1.4

EFFETTI DELLA LUCE SULL'UOMO L’importanza della luce naturale e artificiale e’ fondamentale per compiere un ottimo progetto architettonico. Gli aspetti che vanno ad alterare la vita degli utenti sono molteplici. Un effetto e’ visivo, ossia, la normativa da una serie di indicazioni per poter creare un luogo confortevole, sia di lavoro che di vita dando dei valori analitici per quanto riguarda l’illuminamento. Il secondo effetto e’ di tipo biologico. E’ stato dimostrato che la luce del sole e’ fondamentale per la vita degli essere umani in quanto regola il ciclo circadiano del nostro organismo andando cosi a influire su metabolismo, ciclo del sonno, buon umore, ecc … Una corretta illuminazione può quindi portare degli effetti gradevoli nella vita degli utenti rendendoli più attivi e rilassati. Migliora la vita. L’ultimo effetto e’ puramente emotivo. Attraverso la luce e’ possibile esaltare dei volumi, delle forme creando una suggestione a chi vive quegli spazi. L’illuminazione può quindi sottolinea le architetture. Nel 2009 è stato scoperto come la luce monocromatica rossa è d'aiuto al sistema circadiano, ma provoca nell'utente un sentimento di allerta. E' quindi emersa una forte correlazione tra luce e stato psicofisico dell'uomo. Herbst afferma che la concentrazione mentale aumenta all'aumentare dell'intensità luminosa; Hollwich dimostrò che il numero di globuli bianchi eosinofili del sangue diminuisce all'aumentare dell'intensità della luce e questa risposta diminuisce con una intensità pari a 2000 lx (quantità necessaria per vedere a colori). Pare che il nostro sistema non visivo riesca a recepire la scarsità di luce presente in luoghi interamente illuminati da luce artificiale o scarsamente illuminati provocando così dei problemi fisiologici deteriorando la salute degli utenti.10 E' lecito quindi affermare che l'occhio umano e il nostro organismo è nato e lavora per valori di luce molto alti che solo la sorgente luminosa naturale del Sole può fornire. Impedendo all'organismo il contatto con il Sole si vanno a scaturire una serie di effetti che, con il tempo, provocano seri danni alla vita dell'uomo. Nell'uomo è stato trovato nel 2002, all'interno della retina umana, un fotorecettore chiamato melanospina responsabile della sincronizzazione dell'orologio biologico. Barbalace, Gugliermetti, Lucchese e Bisegna hanno dimostrato quanto la luce sia influente sulla vita degli esseri umani andando a valutare la reazione emotiva dell'uomo davanti a stimoli luminosi. Nell'esperimento viene anche valutata la luce artificiale e si nota come sia importante lo studio della distribuzione spettrale per evitare il fenomeno di opponenza (difficoltà nel riconoscere colori differenti). Si è notato come, davanti a un livello di illuminamento alto, scaturisca nell'uomo una risposta emotiva maggiore.11 L’occhio umano non riesce a vedere tutte le radiazioni che provengono da un corpo luminoso, come i raggi infrarossi e ultrasuoni; esso valuta diversamente l’intensità delle varie lunghezze d’onda ed e’ per questo che la percezione luminosa e’ differente. Se, ad esempio, considero uguali quantità di energia per tutte le lunghezze d’onda e si vuole paragonare l’intensità della sensazione ricevuta dall’occhio umano, si constata che alla radiazione giallo verde corrisponde l’impressione luminosa più intensa mentre alle radiazioni rosse e violette determinano un’impressione molto più debole. (FIGURA2) Hardwin Tibbs, La luce e i suoi effetti, Sapere e fare, 1982 M. Barbalace, F. Gugliermetti, F. Lucchese, F. Bisegna, Studio per la valutazione degli effetti della luce sugli esseri umani, Report RdS/2012/2013 10 11

L’occhio percepisce meglio la gamma di colori intermedi. Le radiazioni infrarosse, ad esempio, vengono percepite sotto forma di calore poiché sono onde con lunghezze d'onda maggiori. Invece, le radiazioni ultraviolette sono caratterizzate da lunghezze d'onda nettamente inferiori, cosi come i raggi X e i raggi gamma altamente energetici. Nell'immagine a lato è evidente di quanto la luce visibile ricopra una porzione di lunghezze d'onda nettamente piccola rispetto alla vastità dell'intero spettro elettromagnetico L’occhio umano è un organo caratterizzato da una serie di parti funzionali aventi ciascuno elementi autonomi per la vista. A differenza di quello animale, quest'organo umano ha la proprietà di dare un significato globale alla immagine, collegando forme, colori e azioni a degli oggetti. Gli animali, invece, sono capaci di vedere lunghezze d’onda elettromagnetiche differenti dalla nostre, ad esempio i pipistrelli vedono i raggi ultravioletti. L’occhio è l’organismo che cripta le immagini grazie alle fonti luminose e trasmette poi il messaggio al cervello che le elabora. Lo strato più esterno dell’occhio umano è caratterizzato da sclera che è il rivestimento protettivo dell’occhio, il più duro che ricopre l’intero occhio e la cornea che permette l’ingresso della luce all’interno dell’organo. Lo strato intermedio è invece caratterizzato dalla lente che risulta essere un disco trasparente con la funzione di mettere a fuoco la luce; successivamente c’è la coroide che è ricca di vasi sanguigni ed è caratterizzata nella sua parte anteriore dalla pupilla e iride. La pupilla ha la funzione di far entrare la luce ed è di diametro variabile; esso varia a seconda dell’esposizione luminosa e se si sta mettendo a fuoco un oggetto; l’iride, invece, di colore variabile, di forma circolare, al suo interno è attraversata dalla pupilla e regola la quantità di luce in ingresso regolando il suo diametro grazie ai muscoli ciliari. Il restringimento della pupilla è fortemente dipendente dalla lunghezza d’onda. Il corpo ciliare ha la funzione di mettere a fuoco le immagini regolando la dimensione della lente. La parte più interna dell’occhio è caratterizzata da: retina, coni, bastoncelli, macchia gialla e nervo ottico. La retina è un tessuto particolarmente sensibile alla luce e trasmette impulsi visivi attraverso il nervo ottico; essa è caratterizzata da diversi tipi di fotorecettori tra cui bastoncelli che danno un aiuta nell’assorbimento di immagini a bassa luminosità e coni che forniscono colore e dettagli all’immagine che la retina sta catturando. La macchia gialla o “macula lutea” è la zona centrale della retina, la più sensibile, in cui viene filtrata la luce blu proveniente dalla fovea, parte della retina dove si trovano la maggior parte dei coni con funzione di mantenere l’immagine visualizzata a fuoco. Grazie alla macchia gialla vengono limitati i danni causati dalla vicinanza di forti sorgenti luminose. Il nervo ottico invia impulsi visivi che il nostro cervello analizza. I bastoncelli sono maggiormente presenti nella zona periferica della retina; sono i responsabili della vista periferica consentendoci la vista con “la coda dell’occhio”, inoltre forniscono una “visione scotopica”, ossia una vista in bianco e nero. I coni, invece, ci permettono di vedere a colori nell’intervallo tra 380nm nel violetto e circa 770 nm nel rosso. Sono identificati anche i L, M o S-coni come abbreviazione della lunga e media lunghezza d’onda alla quale rispondono. E' possibile identificare tre differenti reggimi di visione che si differenziano a seconda della quantità di luce con la quale l'occhio umano sta lavorando.12

12 Baker, N. & Steemers, K. 2002. Daylight Design of Buildings: A Handbook for Architects and Engineers, James & James.

La visione fotopica è dovuta esclusivamente ai coni presenti nella retina e si effettua quando si è a contatto con la luce diurna. Il regime di visione fotopica si applica a livelli di luminanza superiori di 3 cd/m². Questa visione permette la captazione del colore sia negli esseri umani e sia in qualche animale. Visione scotopica si attua se i livelli di illuminazione sono bassi, come ad esempio durante la notte. Questa tipologia di visione viene captata dai bastoncini della retina e non si ha alcuna captazione del colore creando una visione monocromatica, ma sono percettibile le differenti brillantezze. Essa viene quindi applicata per valori di luminanza inferiori a 0,003 cd/m². Visione mesotopica, invece, si ha con luminanze comprese tra 0,003 cd/m² e 3 cd/m² e si attua con illuminazione intermedia. Attraverso l'attività contemporanea dei bastoncelli e coni all'interno della retina è possibile rilevare le differenze cromatiche. Coni e bastoncelli sono fotorecettori in grado di trasformare i segnali luminosi in segnali elettrici che poi il nostro cervello codifica. Il percorso dell'impulso elettrico parte quindi dalla retina, dai nervi ottici fino alla corteccia visiva situata nella parte posteriore del cervello. Esiste però un'altra via nervosa, fino ad oggi poco considerata, non connessa con la capacità visiva che va direttamente dall'occhio all'ipotalamo e che controlla l'ipofisi. L'ipofisi è una ghiandola endocrina, situata sotto all'ipotalamo come la tiroide, gonadi, surrenali e adrenalina. Ne consegue che l'ipotalamo è in grado di controllare tramite ipofisi un ampio ventaglio di funzioni dell'organismo di cui oggi si sa che sono condizionate dalla percezione della luce solare. Ipotalamo e ipofisi controllano anche funzioni vitali come l'appetito, l'alternarsi veglia-sonno, aspetti comportamentali. Esiste un altro percorso, non visivo, che collega l'occhio all'epifesi, ghiandola endocrina che solo negli ultimi anni è stata motivo di studio. E' sempre stata classificata come un "residuo dell'evoluzione" 13, privo di funzioni.

FIGURA 11: Schematizzazione della struttura dell'occhio umano con rappresentazione di coni e bastoncelli. Hardwin Tibbs, La luce e i suoi effetti, Sapere e fare, 1982

Ora però si riconosce la sua importanza la cui funzione è di tradurre gli impulsi nervosi che arrivano dall'occhio allorché la retina reagisce alla luce.

FIGURA 12: Sezione trasversale della testa umana. Hardwin Tibbs, La luce e i suoi effetti, Sapere e fare, 1982

Hardwin Tibbs, La luce e i suoi effetti, Sapere e fare, 1982

LUCE PASSA ATTRAVERSO LA CORNEA

LA PUPILLA SI DILATA O RESTRINGE A SECONDA DELLA LUCE IN INGRESSO

LA LENTE CON IL CORPO CIGLIARE MIGLIORA LA CAPTAZIONE DELLA LUCE NELLA RETINA

LUCE ENTRA A CONTATTO CON BASTONCINI E CONI ALLâ&#x20AC;&#x2122;INTERNO DELLA RETINA

FORMAZIONE SOSTANZA CHIMICA CHIAMATA RODOPSINA

CREAZIONE IMPULSO ELETTRICO NEL NERVO OTTICO

ELABORAZIONE DEI DATI DA PARTE DEL LOBO OCCIPITALE

IL CERVELLO ACQUISTA LE INFORMAZIONI E CONTROLLA IL MOVIMENTO DEGLI OCCHI

" Daylight influences our day-to-day tasks throughout the year. Daylight controls our biological clock/internal clock which has been set for millions of years according to the rising of the sun and the darkness of night. " 14 Il ciclo circadiano è una sorta di orologio biologico che è fortemente influenzato da abitudini e stili di vita. Esso è responsabile di cambiamenti fisiologici, comportamentali e psicologici che si susseguono durante l'arco di 24 ore; viene resettato dal nostro corpo ogni 24 ore ed è influenzato dall'ambiente in cui si vive e da una moltitudine di fattori, come la presenza/ assenza di luce solare, temperatura dell'ambiente e stimoli sociali. In assenza di stimoli, il ciclo circadiano può alterare il ciclo sonno-veglia e può arrivare a stabilizzarsi sull'arco di 36 ore.15 La luce solare influisce sulla produzione degli ormoni di melatonina e cortisolo andando così ad alterare il ciclo sonno-veglia provocando alterazioni psicologiche di discomfort durante l'arco della giornata.16 L'interruzione del sonno è legata a stress, depressione, scarsa interazione sociale, metaboliche e malattie cardiovascolari esponendo l'individuo a infezioni. Una regolare alternanza tra esposizione di luce solare e tenebre porta l'individuo a indubbi miglioramenti nella sua salute. Ad esempio, per allineare il nostro orologio biologico, la luce del mattino è un segnale importantissimo per il nostro organismo portando a un aumento di prontezza, consentendo così una maggiore reattività durante la giornata. Alla sera, invece, con luce assente, viene favorito il sonno. La luce non è quindi solo uno stimolo per la visione, ma agisce come elemento chiave nella regolazione della salute umana. Di seguito si riporta i ritmi della produzione di ormoni melatonina e cortisolo. Il compito della melatonina è di attuare la alternanza veglia-sonno, mentre il cortisolo, anch'esso è un ormone, è serve ad aumentare la glicemia e previene infezioni. Espiritu condusse uno studio a San Diego durante un periodo temperato e soleggiato dimostrando che, quando una persona è sveglia, trascorre per il 4% delle 24h in locali con illuminazione superiore a 1000 lx (130 min) e più del 50% delle volte in luoghi con illuminazione compresa tra 0,1 e 100 lx. Le persone che trascorrono meno tempo in luoghi con livelli di illuminazione superiore ai 1000 lux hanno riportato uno stato d'animo basso, depresso.17 Le persone che trascorrono meno tempo in luoghi con livelli di illuminazione superiore ai 1000 lux hanno riportato uno stato d'animo basso, depresso.18 Con l'introduzione della luce artificiale si è andato mano a mano ad abusarne portando gli utenti a vivere spazi, anche limitati, durante il giorno e, le conseguenze di questo stile di vita, si fa risentire sull'organismo.

" La luce del giorno influenza le nostre attività giorno dopo giorno durante l'anno. La luce naturale controlla il nostro orologio biologico interno che è stato impostato per milioni di anni in base al sorgere del sole e il buio della notte" , Yousef Al Horr, Mohammed Arif, Amit Kaushik, Ahmed Mazroei, Martha Katafygiotou, Esam Elsarrag, Occupant productivity and office indoor environment quality: A review of the literature, Building 14

and Environment, 105 (2016) 1-21 15 Serena De Simone, Daylight in Zero Energy Office Buildings, Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile, Politecnico di Torino, 14 luglio 2015 16 Christopher S. Pechacek, Assoc. AIA, Marilyne Andersen, PhD, Steven W. Lockley, PhD, Prospective

evaluation of the Circadian Efficacy of (Day)Light in Rooms 17 Espiritu, R. C., Kripke, D. F., Ancoli-Israel, S., Mowen, M. A., Mason, W. J., Fell , R. L. et Low illumination experienced by San Diego adults: Association with atypical depressive symptoms. Psychiatry, 35(6), 403-407. 18 Espiritu, R. C., Kripke, D. F., Ancoli-Israel, S., Mowen, M. A., Mason, W. J., Fell , R. L. et Low illumination experienced by San Diego adults: Association with atypical depressive symptoms. Psychiatry, 35(6), 403-407.

al. (1994) Biological al. (1994) Biological

Sono molti gli studi che sono stati svolti su questo tema, nel 2001 due gruppi di ricercatori (Brainard et al. 2001; Thapan et al., 2001) hanno cercato di analizzare la quantità di luce necessaria al nostro organismo per stimolare, durante le ore di luce, la produzione di melatonina nelle ore notturne. Lo studio ha riportato il valore di 1000 lux. Questi valori, infatti, non sono reperibili da fonti artificiali, ma solo da fonti naturali. Per questo motivo le ricerche hanno poi portato ad esaminare la condizione di molti lavoratori che si trovano a trascorrere le ore diurne all'interno di stanze in cui il valore della luce varia dai 90-200-500 lux. I risultati hanno portato alla comprensione della difficoltà dell'organismo di produrre melatonina durante la fase notturna alterando il ciclo circadiano.19 All'interno dell'occhio umano sono presenti entrambi i fotorecettori, visivi e non visivi, posti nella retina e sono i responsabili della captazione della luce. I fotorecettori visivi permettono all'uomo di vedere e ne sono i responsabili i coni e bastoncini presenti nell'occhio. (par. 1.1) rhythmscoloro are calledche circadian rhythms il ciclo circadiano latediand regulated by light (Edwards Per quanto riguarda fotorecettori non visivi sono regolano and their regulation depends very much and Torcellini, 2002) by a specific subinfluenzando quindi cognitive dell'individuo. typele of funzioni retinal ganglion cells – ipRGCs - on the environment we live in. The dyof light, both daily intrinsically photosensitive retinal gan- namic variation L'orologio biologico si trova all'interno dell'ipotalamo, alla base deland cervello che è quindi seasonally, is a critical factor in setting glion cells. Together with our visual responsabile del messaggio che il cervello invia ai vari organi regolando la temperatura and maintaining our 24-hour daily system, these ganglion cells in the eye 20 corporea, sonno, rilascio di ormoni (melatonina e cortisolo). rhythms – our circadian rhythms – are sensitiveetoproduzione light. which, in-turn, play a key role in the regulation of the sleep/wake cycle. La luce richiesta dal nostro organismo per alimentare il has ciclo Sleep disruption beencircadiano linked to poor è diversa rispetto cognitive function, stress, depression, Many aspects of human physiology and a quella richiesta per la vista a causa della differenza spettrale che i fotorecettori captano. poor social interaction, metabolic and behaviour are dominated by 24-hour Il sistema circadiano è più influenzato da lunghezze d'onda pari a 446-488 nm, mentre il cardiovascular disease, increased susrhythms that have a major impact on 21 even cancer. infection - and our healthcon and well-being. They d'onda control ceptibility sistema visivo reagisce lunghezze pari ato555 nm. An appropriate light signal during the sleep/wake cycles, alertness and performance patterns, core body tempera- day and darkness at night are therefore ture rhythms, as well as the production critical in maintaining key aspects of of the hormones melatonin and cortisol our overall health (Circadian House, 2013). (Pechacek et al., 2008). These daily Circadian rhythms

For example, clock, mornin tant signal fo morning also alertness, allo mance at the Whereas red evening prom are other ext daylight’s cha variation, con position are e our circadian that daylight vision, but ac regulation of health. Figure rhythms of th and cortisol.

Biological fun

06:00

12:00

18:00

24:00 Cortisol level

06:00

12:00

18:00

24:00

06:00

Melatonin level

Figure 1.6 Production of the hormones melatonin and cortisol (Brainard, 2002).

FIGURA 13: Produzione di melatonina e cortisolo nell'arco di 24h. Velux Knowledge Center, Daylight Energy and Indoor Climate Basic Book, Versione 3.0, 2014

20 DAYLIGHT

George C. Brainard, Mark D. Rollag, John P. Hanifin, Photic Regulation of Melatonin in Humans: Ocular and Neural Signal Transduction, Journal of biological rhythms, Vol. 12 No.6, Dicembre 1997 537-546, Sage 19

Publications 20 Myriam Aries, Human Lighting Demands-Healthly Lighting in an Office Environment, Eindhoven Technische Universiteit Eindhoven 2005 21 Pechacek, C. S., Andersen, M., Lockley, S. W. (2008) Preliminary method for prospective analysis of the circadian efficacy of (day)light with applications to healthcare architecture. Leukos, 5(1), 1-26)

How our biolo sity, duration highly comple tween our vis All these char first step tow healthy lighti 2002). Inade disrupt norm have a negati formance, ale We know tha sure allows u wake timing a But the realit spend 90% o 2001; Leech,

AUMENTO TEMPERATURA CORPOREA

SONNO PROFONDO

INIZIO SECREZIONE MELATONINA

TEMPERATURA CORPORE PIU’ BASSA

PRODUZIONE MELATONINA

MAGGIORE PRESSIONE ALTERIOSA

MIGLIORE COORDINAZIONE

TEMPI DI REAZIONE PIU’ RAPIDI

MAGGIORE FORZA MUSCOLARE

AUMENTO PRESSIONE ARTERIOSA

BLOCCO PRODUZIONE MELATONINA

STATO DI MASSIMA ALLERTA

1.5

GRANDEZZE FOTOMETRICHE " Il flusso luminoso e’ la grandezza fotometrica che misura l’intensita’ della sensazione luminosa legandola alla potenza dello stimolo. " 22 3.2 Flusso luminoso

E' dato dal prodotto della potenza per visibilità, ovvero, rappresenta E’ una grandezza scalareradiante di simbolo φ .luminosa L’unità di misura è il la lumen (lm) e corrisponde al flusso luminoso emessosorgente entro l’angolo solido una sorgentealla sensibilità spettrale l'energia irradiata in ogni secondo dalla di unitario luce,dariferita puntiforme avente un’intensità luminosa di una candela. La relazione fondamentale è relativa dell'occhio umano: φ=E·A

φ = V ⋅W

[lumen]

in cui: E = illuminamento (lux) A = superficie in m² Il flusso luminoso è un flusso energetico ”pesato” secondo la sensibilità spettrale

dell’occhio l’occhio, infatti,alla tramutasensibilità in sensazione visivaspettrale le radiazioni che dell'occhio lo E' una grandezza scalare edumano: è relativo umano; viene colpiscono, con intensità proporzionale alla sua sensibilità, rappresentata dalla curva così tramutata in sensazione visiva le radiazioni che compliscono l'occhio con intensità di figura 3.2 : proporzionale alla sua sensibilità.

FIGURA 14: Curva di visibilità occhio figura 3.2 umano La curva in figura, chiamata normalmente V(λ), è stata valutata come media delle

L'efficienza luminosa èrisposte il rapporto il flusso luminoso la potenza ottenute da un tra campione di osservatori in condizioni dieluminosità superiori elettrica assorbita (V): ad un certo minimo (visione fotopica). massima illuminante. sensibilità dell’occhio, nelle è questa a dare misura dell'economicità del Lacorpo

φ V= W

suddette condizioni, si ha in corrispondenza dei 555 nm: un watt di potenza radiante con questa lunghezza d’onda equivale ad un flusso luminoso di 683 lm. Un watt di

[lumen/Watt]

" L’intensità luminosa esprime il flusso luminoso emesso da una sorgente infinitesima, supposta puntiforme, nell’angolo solido elementare attorno ad una data direzione r."

dφ dω

[cd]

Essa dipende in buona parte dagli elementi che guidano la luce, come ad esempio i riflettori. L'intensità luminosa esprime la concentrazione di luce in una certa direzione. L’unita’ di misura e’ la candela (cd). " L’illuminamento in un dato punto di una superficie, e’ definito come il rapporto tra il flusso luminoso incidente sulla superficie elementare nell’intorno del punto considerato e la superficie elementare stessa."

dφ dA

[lx]

In UNI EN 12464 vengono definite le quantità di luce richieste nei vari locali di progetto e nei piani di lavoro. L’unita’ di misura e’ il lux ( lx ). E' una grandezza scalare. L' illuminamento è inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Se la superficie è perpendicolare alla direzione dei raggi luminosi: E = 1/D².

G. Moncada Lo Giudice, A. de Lieto Vollaro, Illuminotecnica, Editoriale ESA, 1996

" La luminanza in un punto di una superficie, in una certa direzione, e’ il rapporto tra l’intensità luminosa emessa in quella direzione e la superficie emittente proiettata su un piano perpendicolare alla direzione stessa. " La luminanza e’ l’unica grandezza fotometrica percepita dagli occhi. Consiste nell’impressione di brillanza di una certa superficie ed e’ fortemente legata al suo indice di riflessione (tipo di superficie e colore). E' una grandezza vettoriale difficile da determinare poiché è dipendente dai fattori di riflessione che compongono l'ambiente che variano nel tempo e nello spazio. Per questo motivo è più semplice rilevare l'illuminamento che dipende dai fattori di riflessione medi delle superfici che compongono un' ambiente. L’unita’ di misura e’ il nit (cd/m²). sorgente luminosa

sorgente luminosa

ILLUMINAMENTO

osservatore

LUMINANZA

FIGURA 15: Confronto tra illuminamento e luminanza.

" La radianza M di un punto di una superficie e’ il rapporto tra il flusso luminoso emesso da un elemento di una superficie attorno a quel punto e l’area dell’elemento stesso. "

dφ dA

Questa grandezza dipende dal coefficiente di riflessione della superficie (r):

M = r ⋅E Se r e’ pari a 1 si ha che la superficie e’ perfettamente riflettente. L’unita’ di misura e’ il lux s.b ( lux su bianco ). E' possibile definire altri parametri in grado di dare delle indicazioni percettive dell'occhio umano. Queste grandezze, ovviamente, non possono essere affiancate nella descrizione della luce naturale, ma sono indispensabili per la luce artificiale. I parametri sono : • Temperatura di colore E' la temperatura del corpo nero con emissione più vicina a quella della sorgente considerata; descrive la sensazione di "luce calda" o "luce fredda" prodotta dalla tonalità della luce. •

Resa cromatica

“[…] L’indice di resa cromatica (Ra) stabilisce quanto una luce artificiale alteri o meno il colore degli oggetti illuminanti. […]”23

G. Moncada Lo Giudice, A. de Lieto Vollaro, Illuminotecnica, Editoriale ESA, 1996

Rappresenta la fedeltà del corpo illuminante con la riproduzione di luce naturale, restando così fedele ai colori del corpo illuminato. Per cercare di capire l'effetto cromatico del corpo luminoso sull'occhio umano si fa ricorso alla temperatura di colore (CCT) che è la temperatura che dovrebbe raggiungere il corpo nero per generare luce dello stesso "colore" della luce prodotta dalla sorgente in esame. All'interno del diagramma cromatico CIE è possibile inserire le coordinate tricromatiche della radiazione emessa da un corpo nero a diversa temperatura. Infatti nel 1931 si è iniziato ad adottare un sistema che permette di individuare in modo matematico, attraverso due coordinate cromatiche, una radiazione luminosa dal punto di vista del colore. Dalla combinazione di tre luci colorate è possibile ottene un fascio luminoso che da le medesime percezioni di una luce qualsiasi. Il sistema CIE si basa sull'uguagliamento di colore per mezzo di miscele additive espresse dalle leggi di Grassmann. • Per individuare uno stimolo (luminanza, radianza) di una radiazione che produce una certa risposta cromatica è sufficiente individuare gli stimoli che competono a tre colori primari e sommarli; • Se lo stimolo cromatico viene incrementato di una quantità n, anche gli stimoli primari devono essere incrementati della medesima quantità; • Se si sommano due stimoli cromatici di radiazioni qualsiasi si ottiene un effetto equivalente anche sommando fra loro gli stimoli dei primari componenti; CIE ha individuato le tre radiazioni monocromatiche fondamentali definite dalla loro lunghezza d'onda e sono: rosso, verde e blu. E' stato quindi possibile costruire le curve dei colori primari necessarie per riprodurre lo stimolo cromatico generato da quantità di energia di una radiazione generica di lunghezza d'onda. Per la seconda legge di Grassmann, quindi, aggiungendo dei componenti a una miscela vengono modificati, compreso il colore finale. Sono chiamate componenti tricromatiche le quantità appena descritte e possono essere definite con rapporti adimensionali dette coordinate tricromatiche: x,y e z. Di conseguenza il colore potrà essere individuato conoscendo x e y. E' stato quindi possibile dare una rappresentazione piana di uno stimolo di colore costruendo il diagramma colorimetrico CIE.(Figura 16)

FIGURA 16: Diagramma colorimetrico CIE

I valori caratteristici del sole e dei cieli reali sono: •

ILLUMINAMENTO SU PIANO ORIZZONTALE:

Cielo sereno: fino a 100000 lx Cielo coperto: fino a 20000 lx •

LUMINANZA:

Sole a mezzogiorno: 1,6⋅109 cd /m2 Cielo sereno: 8,3⋅103 cd /m2 Cielo coperto: 2⋅103 cd /m2 •

TEMPERATURA DI COLORE:

Sole a mezzogiorno: 5250 K Sole e cielo: 6000 K Cielo sereno: 15000-20000 K Cielo coperto: 5000-15000 K Attraverso questo riassunto di valori indicativi dell'intensità di luce naturale nelle differenti condizioni di cielo è possibile comprendere quantitativamente la differente efficacia. Per illuminamento su piano orizzontale si intende il rilevamento dell'illuminamento con sensore del luxmetro disposto orizzontalmente su di un piano orizzontale. In condizioni di cielo coperto si ha un valore di illuminamento nettamente superiore rispetto alla condizione di cielo sereno, ma resta praticamente costante durante tutto il suo periodo portando la volta celeste a creare luce diffusa privando così gli oggetti delle proprie ombre. In questa condizione di cielo, infatti, si hanno valori di illuminamento uguali in tutte le direzioni quindi un corpo viene colpito da tutte le sue parti dalla medesima intensità luminosa non causando alcun tipo di ombreggiamento. In condizioni di cielo sereno, invece, il cielo ha valori continuamente variabili che dipendono dal vento, posizione del sole, ecc... Di conseguenza anche la temperatura del colore della luce sarà nettamente superiore rispetto alla luce in condizioni di cielo coperto.

REQUISITI PER UNA BUONA ILLUMINAZIONE

2.1

PREMESSA Lavorare e vivere in un ambiente salubre migliora notevolmente lo stile di vita di chi lo frequenta. Prontezze progettuali possono migliorare notevolmente la qualità degli ambienti. Potenziare al massimo questa risorsa data dal sole comporta anche un abbattimento dei consumi. Creare ambienti con un illuminamento ben distribuito può portare al non utilizzo della illuminazione artificiale che, negli ultimi decenni, viene utilizzata in modo poco responsabile. Per rendere un ambiente confortevole agli utenti è necessario valutare e verificare che la luce con la quale viene progettato sia idonea alla richiesta e che non sia in eccesso o in difetto. In un progetto e’ quindi necessario limitare il più possibile gli aspetti di discomfort come l’abbagliamento, evitare riflessioni che vanno a infastidire la vista degli utenti, brillantezza distribuita armoniosamente, avere un sufficiente livello di illuminamento e una giusta resa cromatica e colorazione dell’ambiente. E’ fondamentale prevedere un ombreggiamento adeguato qual ora il volume architettonico non ricopra tale funzione. Negli ultimi anni si e’ pero’ aumentata la sensibilità verso questo tema, infatti, si e’ molto più vicini alle necessita’ dell’utente, come la variazione individuale dell’ombreggiamento, coscienza della variazione della posizione del sole e successive ricerche su nuovi materiali tecnologici e tecniche. Inoltre, si pensa anche in termini energetici cercando di attenuare la richiesta di energia da parte di un involucro edilizio e un esempio e’ l’integrazione della luce naturale con quella artificiale. Un aspetto più oggettivo, invece, e’ il senso estetico che può entrare in gioco qualora si utilizza la luce, naturale o artificiale, per esaltare delle geometrie o per creare delle suggestioni. La luce diventa cosi’ un elemento che caratterizza l’ambiente. La normativa italiana da indicazioni ai progettisti cercando di guidarli durante le loro realizzazioni restando però ancora acerba. Le leggi regionali, nello specifico quella dell'Emilia Romagna dà indicazioni più approfondite e accurate per realizzare opere che tengano in considerazione questa risorsa naturale. Con la Legge Regionale 15/2013 “ Semplificazione della disciplina edilizia” fa affidamento al RUE ( Regolamento urbano edilizio) per la compilazione della Relazione

Lavorare e vivere in un ambiente salubre migliora notevolmente lo stile di vita di chi lo frequenta. Prontezze progettuali possono migliorare notevolmente la qualità degli ambienti. Potenziare al massimo questa risorsa data dal sole comporta anche un abbattimento dei consumi. Creare ambienti con un illuminamento ben distribuito può portare al non utilizzo della illuminazione artificiale che, negli ultimi decenni, viene utilizzata in modo poco responsabile. Per rendere un ambiente confortevole agli utenti e’ necessario valutare e verificare che la luce con la quale viene progettato sia idonea alla richiesta e che non sia in eccesso o in difetto. In un progetto e’ quindi necessario limitare il più possibile gli aspetti di discomfort come l’abbagliamento, evitare riflessioni che vanno a infastidire la vista degli utenti, brillantezza distribuita armoniosamente, avere un sufficiente livello di illuminamento e una giusta resa cromatica e colorazione dell’ambiente. E’ fondamentale prevedere un ombreggiamento adeguato qual ora il volume architettonico non ricopra tale funzione. Negli ultimi anni si e’ pero’ aumentata la sensibilità verso questo tema, infatti, si e’ molto più vicini alle necessita’ dell’utente, come la variazione individuale dell’ombreggiamento, coscienza della variazione della posizione del sole e successive ricerche su nuovi materiali tecnologici e tecniche. Inoltre, si pensa anche in termini energetici cercando di attenuare la richiesta di energia da parte di un involucro edilizio e un esempio e’ l’integrazione della luce naturale con quella artificiale. Un aspetto più oggettivo, invece, e’ il senso estetico che può entrare in gioco qualora si utilizza la luce, naturale o artificiale, per esaltare delle geometrie o per creare delle suggestioni. La luce diventa cosi’ un elemento che caratterizza l’ambiente. La normativa italiana da indicazioni ai progettisti cercando di guidarli durante le loro realizzazioni restando però ancora acerba. Le leggi regionali, nello specifico quella dell'Emilia Romagna dà indicazioni più approfondite e accurate per realizzare opere che tengano in considerazione questa risorsa naturale. Con la Legge Regionale 15/2013 “ Semplificazione della disciplina edilizia” fa affidamento al RUE ( Regolamento urbano edilizio) per la compilazione della Relazione tecnica che i progettisti devono consegnare agli entri regionali. Il rispetto del RUE diventa cosi obbligatorio e non più cogente andando a migliorare in modo significativo l’approccio progettuale. La normativa nazionale inerente all’illuminazione naturale non e’ particolarmente ricca di documentazione. La prima normativa a introdurre i principali concetti per realizzare un buon progetto anche da un punto di vista di illuminazione naturale è Circolare Ministeriale 3151 del 22/5/67 “Criteri di valutazione delle grandezze atte a rappresentare le proprietà termiche, idrometriche, di ventilazione e di illuminazione delle costruzioni edilizie” che introduce il concetto di fattore medio di luce diurna. Con il Decreto ministeriale 5/7/75 “Modificazioni alle istruzioni ministeriali del 20/6/1896 relative altezza minima dei locali ed ai requisiti igienico sanitari principali dei locali di abitazione” si danno i valori di FmLD da rispettare a seconda della destinazione d’uso e il valore del rapporto illuminante. Costantemente in aggiornamento sono le normative legate all’illuminazione nei luoghi di lavoro. La normativa italiana cerca costantemente di dare indicazioni su come progettare un luogo di lavoro confortevole per gli utenti. La normativa non e’ circoscritta solo ai luoghi di lavoro, ma anche alle abitazioni private e spazi pubblici come scuole e ospedali. L’illuminazione dei luoghi di lavoro e’ tra gli ambiti più difficili da trattare in quanto e’ legato al mantenimento e alla stimolazione psico-fisica dei lavoratori cosi’ da rendere l’ambiente più piacevole possibile. La normativa nazionale per il progettista ha valenza obbligatoria durante la realizzazione progettuale; il progettista, oltre a rispettare la normativa nazionale, deve rispettare anche le leggi regionali in cui si va ad operare e anch’esse hanno valenza obbligatoria. Di seguito si cercherà di creare una panoramica sulle principali normative che regolano la progettazione di ambienti lavorativi sia in termini di luce naturale che artificiale. 38

2.2

NORMATIVA SU LUCE NATURALE 2.2.1 D.P.R. 19 MARZO 1956 N.303 Il Decreto del Presidente della Repubblica n.303 tratta, nell’articolo 10, delle condizioni dei luoghi di lavoro legate alla luce naturale e artificiale. In tale decreto, oltre a dare indicazioni di sicurezza, aereazione per permettere l’instaurarsi di un ambiente salubre, dispone l’obbligo di : “ […] i luoghi di lavoro devono disporre di sufficiente luce naturale. In ogni caso, tutti i predetti

locali e luoghi di lavoro devono essere dotati di dispositivi che consentono un’illuminazione artificiale adeguata per salvaguardare, la sicurezza, la salute e il benessere dei lavoratori. “ Si danno poi indicazioni di disporre luci di emergenza, di illuminare in modo adeguato i percorsi e di tenere in buone condizioni di pulizia e efficienza le superfici vetrate illuminanti ed i mezzi di illuminazione artificiale.

2.2.2 CIRCOLARE MINISTERO LAVORI PUBBLICI N. 3151 DEL 22/5/67 Con questa circolare si cerca di dare delle direttive per il calcolo e la valutazione delle proprietà di comfort abitativo nelle costruzioni edili. Circolare del Ministero dei lavori pubblici del 22/5/67 n 3151, “Criteri di valutazione delle grandezze atte a rappresentare le proprietà termiche, igrometriche, di ventilazione e di illuminazione nelle costruzioni edilizie”. Paragrafo 1.1.03 : “L’area delle porzioni vetrate delle pareti perimetrali opache (…) non deve

di norma eccedere il valore necessario per ottenere che il coefficiente medio d’illuminazione diurna degli ambienti risulti superiore o almeno uguale a 0,06.” 1 Il controllo della prescrizione va fatto in condizioni di cielo coperto per via di calcolo con la relazione:

hm =

S f ⋅Tv

(1− R ) ⋅S

⋅E

con:

– S f : superficie della porzione vetrata delle finestre in metri quadrati; – Tv : coefficiente di trasparenza del vetro (=0,6 per finestre munite di due lastre parallele); – Rm : coefficiente medio di riflessione luminosa delle superfici interne delle pareti dell'ambiente; – S : area delle pareti dell'ambiente; – E : coefficiente di illuminazione diurna calcolato in corrispondenza del baricentro delle finestre.

Circolare Ministero dei lavori pubblici 22 maggio 1967, n.3151

Il fattore hm dipende sia dalla destinazione generale dell'edificio, sia dalla funzione propria dei singoli spazi all'interno di esso. Tavel fattore cerca di descrivere in modo analitico la definizione di fattore medio di luce diurna che solo più avanti verranno rivisitate alcune espressioni restando però fedele a questa dicitura. Il coefficiente medio di riflessione è dato dalla media pesata dei coefficienti di riflessione delle singole superfici interne dello spazio analizzato. La normativa dispone valori convenzionali per quanto riguarda la trasmissione luminosa delle diverse tipologie di vetro in commercio e i coefficienti di riflessione luminosa dei differenti colori. (Figura 17)

FIGURA 17: In alto è riportata la tabella dei coefficienti di trasmissione luminosa a seconda dei vetri di progetto utilizzati, sotto è riportata la tabella con i valori di riflessione luminosa a seconda dei colori. Circolare Ministero Lavori Pubblici n. 3151 del 22/5/67

2.2.3 DECRETO MINISTERIALE DEL 5/7/75 Dal titolo “Modificazioni alle istituzioni Ministeriali del 20/6/1896 relative all’altezza minima dei locali ed ai requisiti igienico-sanitari principali dei locali di abitazione”, GU n 190 del 18/7/75. L’articolo 5 predispone che : “Tutti i locali degli alloggi, eccettuati quelli destinati a servizi igienici, disimpegni, corridoi, vani-scala e ripostigli debbono fruire di illuminazione naturale diretta, adeguata alla destinazione d’uso. Per ciascun locale di abitazione, l’ampiezza della finestra deve essere proporzionata in modo da assicurare un fattore di luce diurna medio non inferiore al 2%, e comunque la superficie finestrata non dovrà essere inferiore a 1/8 della superficie del pavimento”. Il rapporto aeroilluminante venne poi personalizzato in alcune regioni: – Per le leggi regionali il rapporto aeroilluminante e’ calcolato in genere solo sulla parte di pavimento dove si supera l’altezza minima consentita: ad esempio in Veneto l’altezza minima è di 1,8 metri, in Calabria, Lombardia, Sardegna e Sicilia di 1,5 metri. Ci sono poi alcune deroghe previste sia a livello regionale che comunale per zone montane e centri storici; – In alcune Regioni, ad esempio in Emilia Romagna, Lazio, Liguria, Toscana, Umbria e in Veneto, è previsto un rapporto aeroilluminante di 1/16, quindi più basso rispetto quello stabilito a livello nazionale. In questa prima normativa si iniziò a valutare un valore minimo del fattore medio di luce diurna in modo da avere un ordine di grandezza. Il rapporto illuminante è definito nel seguente modo: " Rapporto fra la superficie del pavimento e la superficie della bucatura muraria, esclusa quella posta ad un'altezza compresa fra il pavimento e 60 cm, ed al netto di velette, elementi architettonici verticali verticali del medesimo organismo edilizio che riducano l'effettiva superficie illuminante (ad esempio pilastri, colonne, velette esterne, ecc...)" Quindi in caso di finestre si considera l'intera superficie illuminante dell'infisso, mentre nel caso di portefinestre, si dovrà trascurare la parte inferiore, fino ad un'altezza da pavimento di 60 cm che per i calcoli è da considerare come opaca.

2.2.4

ISO 8995-CIE S 008/E Nel 2002 sono stati definiti i limiti standard per quanto riguarda l'illuminazione negli ambienti di lavoro. ISO 8995:2002(E) All'interno seguente normativa sono stati ripetuti i valori dei coefficiente di riflessione CIE Sdella 008/E-2001 delle varie superfici interne da adottare: To reduce glare from windows, screening shall be provided.

I. soffitto: 0,6-0,9 4.8 Maintenance II. pareti: 0,3 - 0,8 The recommended lighting levels for each task are provided as maintained illuminance. III. piani di lavoro: 0,2 - 0,6 Maintained illuminance depends on the maintenance characteristic of the lamp, the luminaire, IV. pavimento: 0,1 - 0,5 the environment and maintenance programme. The lighting scheme should be designed with overall maintenance factor calculated for

Vengono le indicazioni sui requisiti minimi per and avere un ambiente lavorativo confortevole. the date selected lighting equipment, space environment specified maintenance schedule. The calculated maintenance factor illuminazione should not be less than 0,70.valori eccessivi che porterebbero al Indispensabile è una corretta evitando verificarsi del fenomeno dell'abbagliamento. 4.9 Energy considerations Viene inoltre riportato il valore limite tra i rapporti di luminanza all'interno del campo visivo. The lighting installation should meet the lighting requirements of a particular interior, task or (par. 4.2) activity without waste of energy. However, it is important not to compromise the visual aspects of a lighting installation simply to reduce energy consumption.

Viene inoltre dedicato un capitolo sulla descrizione della luce naturale, su tutte le sue requires the consideration of appropriate lighting systems, equipment, controls caratteristicheThis e intensità. and the use of available daylight. In some countries there are limits on the available energy for Mettendo in relazione la luce naturale, artificiale e i video terminali (VDT) viene data lighting that should be observed. These limits may be achieved by prudent selection of the indicazione come evitare velo.or manual switching or dimming of the lamps. lightingsu system and the usel'effetto of automatic Per effetto velo si intende un effetto collaterale dell'abbagliamento riflesso. Lighting of workstations visual display terminals Questo4.10 tipo di abbagliamento è with inteso come fenomeno diVDT riflessione sul compito visivo che (also known as visual display units VDU and display screen equipment DSE) crea una riduzione generale del contrasto tale da abbassare notevolmente la visibilità pur senza The provocare discomfort ed è spiegabile perchè la luminanza dell'oggetto riflesso è lighting for the VDT work stations shall be appropriate for all tasks performed at the work maggiore di quella del compito visivo. station, e.g. reading from screen, printed text, writing on paper, keyboard work, etc. Un esempio è la finestra riflessa sullo schermo del computer rendendo incomprensibile la For these areas therefore the lighting criteria and systems shall be chosen in 1 letturaaccordance su esso. with activity area, task type and type of interior from the schedule in clause 5. The VDT screens and in some circumstances the keyboard can suffer from reflections

L'illuminazione nelle postazioni di lavoro averenecessary determinate caratteristiche a differenza causing disability and discomfort glare. It deve is therefore to select, locate and manage the luminaires avoid disturbing high brightness reflections. dell'attività svolta, to per esempio lettura da schermo, lavoro a tastiera, scrittura su carta, ecc... Gli schermi dei possono risentire mounting della riflessione ed choose è quindi necessario The videoterminali designer shall determine the offending zone and shall suitable luminance controlled equipment cercare di evitare fastidiosi riflessi.and plan mounting positions which will cause no disturbing reflections. I progettisti devono progettare in idonee posizioni apparecchi in modo da avere nel piano luminance limits for downward flux of luminaires which maybe reflected in the di lavoro unaThe corretta luminazione. VDT screens for normal viewing are shown the table below.per Thei gradi limits of theformano La normativa definisce i valori limitedirections di luminanza che siin differenziano che average luminaire luminance are given at elevation angles of 65° and above from the le differenti direzioni la vista downward verticalche radially arounddell'utente. the luminaires for work places where display screens which are vertical or inclined up to 15° tilt angle are used. Screen classes see ISO 9241-7 Screen quality Limit of average luminance of luminaires

III

good

medium

poor

≤ 1000 cd/m2

≤ 200 cd/m

Note:

For certain special places using for example sensitive screens or variable inclination the above luminance limits should be applied for lower elevation angles 55°) ofche thedefiniscono luminaire. tre differenti classi di qualità per le postazioni di lavoro in uffici. FIGURA 18: Valori di (e.g. luminanza ISO 8995:2002/CIE S 008/E:2001, Lighting of Indoor Work Places 4.11 Flicker and stroboscopic effect Flicker causes distraction and may give rise to physiological effects such as headaches. The lighting system should be designed to avoid flicker and stroboscopic effects. Stroboscopic

2.2.5 UNI 10840:2007 Questa normativa è destinata ai locali scolastici, ma ha con se una evoluzione nella comprensione del calcolo del fattore medio di luce diurna. In essa sono stati definiti parametri per la verifica illuminotecnica, come:

ηmin > 0,16 ηmax

che rappresenta il rapporto tra il fattore di luce diurna minimo puntuale e il fattore di luce diurna massimo puntuale. I punti che devono essere considerati devono essere quelli in cui si prevede la presenza di utenti. E' fondamentale verificare che non si verifichi un contrasto di luminanze eccessivo per l'utente perchè comporterebbe abbagliamento. Nella normativa viene inoltre specificato l'utilizzo di tende, veneziane per cercare di controllare l'ingresso della luce solare soprattutto in presenza di grandi vetrate. Un'altra verifica è quella che segue la definizione di fattore medio di luce naturale, dato dal rapporto tra la media dei valori di illuminamento rilevati all'interno dell'ambiente da analizzare e il valore dell'illuminamento esterno, preso su un piano orrizontale che non risenta di alcuna ostruzione e in condizioni di cielo coperto. Inoltre vengono riportati i valori di illuminamento medio da rispettare per ogni ambiente di locali scolastici. Questa normativa, se anche è stata dedicata a una destinazione d'uso specifica, è possibile però paragonare gli ambienti a seconda della funzione svolta. Il calcolo del fattore medio di luce diurna ha subito una modifica in termini di esplicitazione.

ηm = Ponendo ε =

E0v E0

si ottiene:

A f ⋅t

ηm = con:

(

Atot ⋅ 1− rm

)

⋅

A f ⋅t ⋅ ε

(

Atot ⋅ 1− rm

E0v E0

)

⋅ϕ

– t : coefficiente di trasparenza del vetro della finestra i-esima – : area della parte vetrata della finestra, al netto dei montanti e delle traverse del Af serramento; – St : area delle superfici interne dell'ambiente; – ε : fattore finestra, corrisponde al rapporto tra l'illuminamento della finestra e la radianza del cielo. – ε =1 per finestre orizzontali senza ostruzioni – ε =0,5 per finestra verticale senza ostruzione – ε <0,5 per finestra verticale con ostruzione – ϕ : coefficiente di riduzione del fattore finestra, conseguente all'arretramento della finestra rispetto al filo della facciata; 43

– rm =

∑ A ⋅r ∑A i

coefficiente medio posato di riflessione nell'ambiente

Il coefficiente medio di riflessione è dato dalla media pesata dei coefficienti di riflessione delle singole superfici interne dello spazio analizzato.

fig.1 l

1 ,0

1 0

ψι

0 ,9

4 3

0 ,8

0 ,7

0 ,6

1 ,5

0 ,5 1 0 ,4

L /p

0 ,8

0 ,3

0 ,6 0 ,5

0 ,2

ascisse: hf / p

0 ,4

ordinate: ψ

0 ,1

1 0

FIGURA 19: Tabella per calcolo di ε

h f/ p

curve: L / p

fig.2 ϕ , UNI 10840, Luce e illuminazione, Locali scolastici, Criteri generali per

l'illuminazione artificiale e naturale, 2007 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

1,6

1,8

H-h / La = tang α

FIGURA 20: Tabella per calcolo di

ε , UNI 10840, UNI 10840, Luce e illuminazione, Locali scolastici, Criteri

generali per l'illuminazione artificiale e naturale, 2007

La normativa da indicazioni anche per quanto riguarda l'abbagliamento dovuto a luce naturale DGI. La normativa individua con DGI, Daylight Glare Index, il fenomeno dell'abbagliamento generato dalla sola luce naturale. Per il calcolo di DGI si fa ricordo alla formula di Cornell che è stata sviluppata dalla Cornell University in collaborazione con CIBSE. Il metodo prevede innanzitutto il calcolo della “costante di abbagliamento” o “Glare Coefficiente” (G) relativa ad ogni parte di sorgente luminosa:

G = 0,48⋅ 44

Ls 1.6 ⋅Ω s 0.8

Lb + 0.07⋅ω 0.5 ⋅L f

con : – Ls : luminanza media della sorgente in esame (cd/m2), le parti contemplate come sorgenti sono: il cielo, ostruzioni esterne e suolo visibile attraverso apertura. – L f : luminanza media dell'intera superficie finestrata (cd/m2) – Lb : luminanza media del fondo (cd/m2) – ω : è l'angolo solido sotteso dalla superficie apparente della finestra all'occhio dell'osservatore – Ω s : angolo solido sotteso dalla superficie apparente della sorgente all'occhio dell'osservatore, corretto in funzione della sua posizione nel campo visivo mediante l'indice di Guth (P) il cui valore va calcolato in ogni punto del campo visivo. –0.48: è un coefficiente numerico in funzione delle unità di misura impiegate. Calcolato il valore il G per ogni sorgente luminosa, viene calcolato DGI:

DGI = 10⋅log10ΣG

Il fattore DGI dipende fortemente dal valore di luminanza delle parti costituenti la parte luminosa ed in misura minore all'estensione della loro superficie apparente, corretta in funzione della loro posizione all'interno del campo visivo. DGI è inversamente proporzionale alla luminanza di adattamento che è determinata dalla luminanza di fondo e da quella della finestra. La normativa dispone poi dei valori limite sia di DGI che di GI che variano a seconda delle attività che vengono svolte al loro interno.

2.2.5

LEGGE REGIONALE EMILIA ROMAGNA N.15 DEL 30/7/2013 Con la Legge Regionale n. 15 del 30.07.2013 “Semplificazione della disciplina edilizia” si e’ attuato il superamento del sistema di basato dei cosiddette “requisiti tecnici cogenti e facoltativi” delle opere edilizie. Con tale legge e’ venuto a mancare il controllo regionale di verifica e rispetto dei requisiti tecnici, basato sulle relative schede tecniche che il Regolamento Urbanistico Edilizio riprende in (Allegato 3 e Allegato 4): –Schede prestazionali dei requisiti tecnici cogenti delle opere edilizie; –Schede prestazioni dei requisiti tecnici volontari delle opere edilizie. Questo pero’ non comporta il non rispetto dell’intero sistema regionale di verifica e rispetto dei requisiti tecnici, infatti si legge: Art.11 “Richiesta la conformità degli interventi alla normativa tecnica vigente, con conseguente abrogazione delle deliberazioni regionali sui requisiti tecnici cogenti e volontari.“2 La regione Emilia-Romagna negli anni 90 introdusse i requisiti cogenti e volontari; i requisiti infatti sono delle “raccomandazioni” ai progettisti, quindi non obbligatorie. In questo modo la regione aveva creato delle istruzioni a cui progettisti e organi regionali di controllo edilizio dovevano far riferimento. E’ evidente la volontà da parte del legislatore di porre tutti i “requisiti cogenti e volontari” all’interno delle norme tecniche vigenti. Con la Disposizione tecnico organizzativa (DTO n. 1/2013) si stabilisce che i requisiti cogenti descritti dal RUE rimangono vigenti con la funzione di riferimenti tecnici per i progettisti fino alla emanazione di atti di coordinamento regionale che individuino le norme tecniche da seguire. Successivamente, in seguito alla Giunta Regionale n. 193 del 17.02.2014 si e’ andato a delineare un quadro normativo regionale in cui le Schede Prestazionali del RUE restano cogenti e non obbligatorie continuando a svolgere la loro funzione originaria. Per i progettisti, però, è necessario seguirle in quanto li agevolano nella realizzazione della Relazione sul rispetto dei requisiti tecnici. Nell’allegato 3 del RUE, R.C.3.6 “Illuminazione naturale”, vengono descritti i requisiti per avere una buona illuminazione nei vari ambienti, a seconda della loro funzione. “Negli spazi per attività principale destinati a funzioni plurime il livello di luce diurna medio deve essere FmLD ≥ 0,7 %”3 Per “spazi per attività principale destinati a funzioni plurime” si intendono spazi dove si svolgono contemporaneamente attività principali e secondarie in ambiti precisamente individuati negli elaborati di progetto. Sono dati vali di FmLD a seconda se si tratti di nuova costruzione, interventi sull’esistente, demolizione e ricostruzione, o se si tratta di civile abitazione. Lo studio che la regione ha realizzato rispetto a questo fattore differenzia le varie leggi regionali dal resto dell’Italia.

2 L.R n 15/2013, "Semplificazione della disciplina edilizia" 3 "Illuminazione naturale", R.C 3.6, Allegato 3 RUE

Dunque, oggi, gli obblighi progettuali della regione Emilia Romagna in relazione all’illuminazione naturale sono: – garantire un fattore medio di luce diurna pari a valore specifici a seconda della destinazione d’uso; – assicurare un rapporto illuminante pari a 1/8. Nell' Allegato A/2, Famiglia 3, Requisito Cogente 3.6, viene spiegato in modo dettagliato l'approccio in sede progettuale e una serie di soluzioni conformi a seconda se si tratti di nuova realizzazione o intervento su struttura esistente. Le soluzioni si differenziano anche per tipologia costruttiva, ad esempio se sono presenti cortili principali, secondari, pozzi di luce. Nel RUE sono fornite tutte le differenti tipologie di calcolo del FmLD, facendo riferimento anche alla Circolare Ministero dei Lavori Pubblici del 22 maggio 1967. Viene data un'alternativa nel calcolo di ε sfruttando l'angolo α che si crea con la presenza degli edifici di contesto:

ε=

1− senα 2

fig.3 fig.3

ESEMPIO DIDI SCHEMI RELATIVI AA DUE DIVERSI ESEMPIO SCHEMI RELATIVI DUE DIVERSITIPI TIPIDIDIOSTRUZIONE OSTRUZIONEPER PERDETERMINARE DETERMINARELL’’ANGOLO ANGOLO α α

altezzadaldalbaricentro baricentro B B della della h=h=altezza finestra piano stradale finestra al al piano stradale

FIGURA 21: Tipologia di ostruzione, RUE fig.1 Comune di Bologna, Allegato A/2, Famiglia 3, Requisito Cogente 3.6

= altezza fabbricato contrapposto HH = altezza deldel fabbricato contrapposto pianostradale stradale daldal piano distanza tratra il il fabbricato fabbricato LaLa = = distanza contrapposto (o(o comunque comunque contrapposto dell’ostacolo) e la finestra 1 ,0 dell’ostacolo) e la finestra l

1 0

ψι

0 ,9

4 3

0 ,8

0 ,7

0 ,6

1 ,5

fig.4 fig.4

fig.5 fig.5

0 ,5 1 0 ,4

FIGURA 22: Tipologia di ostruzione, RUE Comune di Bologna, Allegato A/2, Famiglia 3, Requisito Cogente 3.6

L /p

0 ,8

0 ,3

0 ,6 0 ,5

0 ,2

0 ,4

0 ,1

1 0

h f/ p

FIGURA 23: Tipologia RUE ascisse:dihf / ostruzione, p Comune di Bologna, ordinate: ψ Allegato A/2, Famiglia 3, Requisito curve: L / p Cogente 3.6 fig.2

ε 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

1,6

1,8

FIGURA 24: Grafico ε per ricavare , RUE Comune di Bologna, Allegato A/2, Famiglia 3, Requisito Cogente 2 3.6 α H-h / La = tang

2.3 2.3.1

NORMATIVA ITALIANA SU LUCE ARTIFICIALE DIRETTIVA EUROPEA 2002/91 CE Nella Direttiva Europea 2002/91 CE viene posta attenzione ai consumi elettrici dovuti a sistemi di illuminazione artificiale. In tale direttiva e’ precisato che la valutazione dei consumi energetici degli edifici deve essere condotta considerando il fabbisogno energetico per il riscaldamento degli ambienti, per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria, per la climatizzazione degli ambienti e , per gli edifici pubblici o ad uso pubblico, il fabbisogno energetico per l’illuminazione artificiale. L’indice di prestazione energetica globale EPGL può essere calcolato come :

EPGL = EPI + EPACS + EPE + EPL con:

EPI = indice relativo alla climatizzazione invernale EPACS = indice per la produzione di acqua calda sanitaria EPE = indice di climatizzazione estiva EPL = indice per l'illuminazione degli ambienti

2.3.2

UNI EN 15193, MARZO 2008 In relazione all’indice prestazionale, EPL , con la Norma Europea EN 15193 (in Italia UNI EN 15193, marzo 2008) e’ stato introdotto l’indice di efficienza energetica del sistema di illuminazione, LENI (Lighting Energy Numeric Indicator). La valutazione dell’indice LENI viene condotta attraverso l’analisi dei consumi elettrici (es: lettura dei contatori al servizio del sistema elettrico) oppure attraverso metodi di calcolo descritti dalla normativa. L’indice LENI può essere condotto su nuove costruzioni o esistenti. In UNI EN 15193 e’ descritto il metodo di calcolo di LENI facendo attenzione ai metodi di utilizzo e gestione dei sistemi di illuminazione artificiale, alla effettiva disponibilità di luce naturale negli ambienti interni e al consumo da parte dei sistemi di illuminazione di emergenza. I due metodi di calcolo dell’indice LENI sono descritti per le varie destinazioni d’uso degli edifici, in particolare: scuole, uffici, ospedali, alberghi, ristoranti, impianti sportivi, edifici commerciali, edifici artigianali e industriali. Per il calcolo LENI vengono considerati i seguenti aspetti: modalità e utilizzo della illuminazione artificiale, disponibilità di luce naturale all’interno degli ambienti e consumi legati all’utilizzo della luce artificiale. Il fabbisogno di energia necessaria al sistema di illuminazione, W (kWh/anno) può essere calcolato con la relazione ( UNI EN 15193):

W = WL +WP

(1)

con:

WL : fabbisogno energetico necessario agli apparecchi di illuminazione per garantire le

condizioni di illuminazione fissate in sede di progetto, per esempio in relazione ai valori medi di illuminamento indicati in UNI EN 12464-1;

WP : fabbisogno di energia necessario all'alimentazione dei dispositivi di illuminazione di

emergenza e dei vari sistemi di controllo dell'illuminazione eventualmente presenti.

La relazione (1) può essere riferita ad ambienti o zone dell’edificio oppure a tutto l’edificio ed a qualsiasi periodo temporale.

WL =

WP =

(

PN ⋅FC ⋅FO ⋅ t D ⋅FD +t N

(

)

1000

)

PPC ⋅ tY −t O + Pem ⋅t em 1000

I valori PN , PPC , Pem sono ottenuti dal calcolo illuminotecnico. Nel caso in cui sia difficile determinare i consumi relativi all’illuminazione di emergenza degli edifici esistenti, il fabbisogno energetico specifico viene stimato nella UNI EN 15193 pari a 6 kWh/m² anno . I coefficienti descrivono: • PN potenza elettrica complessivamente installata; • PPC potenza elettrica necessaria all'alimentazione dei vari sistemi di controllo; • Pem potenza elettrica necessaria alla ricarica delle batterie dei dispositivi di illuminazione di emergenza eventualmente presenti; • t D tempo di accensione del sistema di illuminazione durante le ore diurne nel periodo di calcolo considerato; • t O tempo di accensione del sistema di illuminazione in un anno; • t N tempo di accensione del sistema di illuminazione in un anno; • tY numero di ore di lavoro presenti in un anno • t em tempo necessario alla ricarica delle batterie dei dispositivi di illuminazione di emergenza eventualmente presenti; • FC coefficiente di correzione per valutare l'effetto della presenza di eventuali sistemi di controllo per mantenere il livello di illuminamento costante nel tempo; • FO coefficiente di correzione per valutare l'effetto della presenza di persone all'interno dell'edificio in esame; • FD coefficiente di correzione per valutare il contributo dell'illuminazione naturale nell'edificio in esame. Mentre se si compie il calcolo LENI con il metodo complesso e’ necessario ricorrere al coefficienti Fc . Il coefficiente Fc può essere espresso in funzione del coefficiente di manutenzione, MF secondo la relazione:

Fc =

(1+ MF ) 2

L’introduzione del coefficiente di manutenzione (MF) permette di considerare che, per mantenere in un dato ambiente l’illuminamento medio precisato dalla normativa tecnica, l’illuminamento iniziale dovrà risultare maggiorato di un fattore 1/MF. Ciò tiene in considerazione il decadimento del flusso luminoso delle lampade, l’invecchiamento degli apparecchi e degli ambienti. 49

Indicato con W il fabbisogno di energia per illuminazione calcolato con la relazione (1), l’indice LENI (kWh/m²anno) e’ definito come (UNI EN 15193): LENI = W/A Dove A (m²) e’ la superficie utile dell’edificio (o dell’ambiente) in esame, esclusi gli spazi non illuminati. La determinazione dell’indice LENI con il metodo pratico si esegue utilizzando valori di riferimento relativi ad ambienti aventi caratteristiche analoghe a quello in esame.

FIGURA 26: Tabella con valori parziali di Fd. Appendice G, UNI 15193

FIGURA 27: Tabella con valori parziali di Fo. Appendice G, UNI 15193

FIGURA 28: Tabella con valori parziali di td,tn,to. Appendice G, UNI 15193

FIGURA 25: Tabella con valori parziali di Fa. Appendice D, UNI 15193

2.3.3 UNI EN 12464-1:2004 In tale normativa vengono elencati i requisiti minimi sull’illuminazione artificiale degli ambienti interni di lavoro legati solamente alle esigenze di comfort visivo e di prestazioni visive da parte degli utenti. Sono tre le esigenze fondamentali da rispettare: • Comfort visivo Sensazione di benessere percepita dai lavoratori contribuisce a dare alti livelli di produttività. • Prestazione visiva I lavoratori sono in grado di svolgere i loro compiti visivi nel tempo e in circostanze difficili. • Sicurezza L’illuminamento non incida negativamente sulle condizioni di sicurezza degli utenti. La norma sostituisce la UNI 10380 del 1994. La sostanziale differenza tra le due normative è che in UNI 10380 vengono date informazioni sull'esecuzione, esercizio e verifica degli impianti illuminotecnici artificiali definendo i parametri da controllare e valori limite. In UNI 12464, invece, non vengono date indicazioni sull'esecuzione, ma vengono definite le quantità e la qualità di un impianto di illuminazioni per i posti di lavoro in luoghi chiusi, non vengono quindi riportate indicazioni progettuali dando libertà ai progettisti di poter sperimentare.4 Tale normativa è stata articolata in sei capitoli all'interno dei quali viene specificato lo scopo e il campo di applicazione della norma, i termini, le definizioni, criteri di progetto, requisiti illuminotecnici e procedimenti di verifica. Lo scopo della norma è di definire i requisiti illuminotecnici e di comfort visivo legati al lavoro all'interno di ambienti definendo i valori limite : • • • •

Illuminamento medio mantenuto; Uniformità di illuminamento; Grado di abbagliamento (UGR); Indice di resa cromatica

Nella tabella sottostante sono elencate i luoghi di progetto con i valori di illuminamento minimo, UGR (Unified Glare Rating), Ra (resa dei colori). Nello specifico: •L’illuminamento viene inteso a livello pavimento; l’illuminazione in prossimità degli ingressi e delle uscite deve prevedere una zona di transizione per evitare improvvisi cambiamenti dovuti al passaggio dall’interno all’esterno; la resa cromatica e l’indice UGR devono risultare analoghi alle zona adiacenti. • Incrementare il contrasto sui gradini. • Illuminazione dovrebbe essere regolabile. • L’illuminamento si intende calcolato sul piano del pavimento fatta eccezione nel caso in cui si tratta di usi diversi per i quali e’ necessario tenere in considerazione lo sforzo visivo da parte degli utenti. I. Costarelli, R. Mariani, M. Vergoni, Le nuove normative nel settore illuminotecnico-Confronto critico e applicazioni delle verifiche in ambienti scolastici, 6° Congresso Nazionale CIRIAF, 8 aprile 2006 4

La UNI 12464 definisce l’UGR come:

⎛ 0,25 L2 ⋅ω ⎞ UGR = 8⋅log 10 ⎜ ∑ p2 ⎟⎠ ⎝ Lb dove Lb e L sono le luminanze dello sfondo e delle parti luminose degli apparecchi di ω l’angolo solido sotteso dagli stessi e p e’ l’indice di posizione di Guth. Un’unita’ di UGR costituisce una minima variazione percepibile. Tre unita’ sono il salto tra due categorie normative. Per il calcolo di tale indice e’ possibile ricorrere a software che ne semplificano il procedimento oppure utilizzare le tabelle che la normativa mette a disposizione. Tipo di interno, mansione o attività

34 illuminazione, Interni

Ēm

UGR L

Archivio, copisteria etc.

300

0,40 80

Scrivere, leggere, scrivere a macchina, elaborazione dati

500

0,60 80

Disegno tecnico

750

0,70

Postazioni CAD

500

0,60 80

Sale conferenze e riunioni

500

0,60 80

Banchi reception

300

0,60 80

Archivi

200

0,40 80

Aree di vendita

300

0,40 80

Zone casse

500

0,60 80

Banchi di confezionamento

500

0,60 80

Sale d’ingresso

100

0,40 80

Guardaroba

200

0,40 80

Sale d’attesa

200

0,40 80

Casse/sportelli

300

0,60 80

Banchi reception, portinerie

300

0,60 80

Cucine

500

0,60 80

–

Ristoranti self service

200

0,40 80

Buffet

300

0,60 80

Sale conferenze (meglio con luce regolabile)

500

0,60 80

Corridoi

100

0,40 80

Sale prove

300

0,60 80

Guardaroba

300

0,60 90

Uffici

Negozi

Aree pubbliche Zone generiche

Ristoranti e hotel

Sale ristoranti, sale funzionali

Teatri, sale da concerto, cinema, sale manifestazioni

–

Platee – manutenzione, pulizia

200

0,50 80

Palcoscenici – costruzione

300

0,40 80

Padiglioni fieristici ed espositivi

Illuminazione generale

300

0,40 80

Musei

Oggetti non sensibili alla luce Oggetti sensibili alla luce

Librerie

Garages pubblici

secondo le esigenze espositive

Scaffali di libri

200

0,40 80

Zone di lettura

500

0,60 80

Banconi

500

0,60 80

Entrata/uscita veicoli (di giorno)

300

0,40 40

Entrata/uscita veicoli (di notte)

0,40 40

Passaggi veicoli

0,40 40

300

0,60 80

FIGURA 29: Esempio dell'elenco con differenti funzioni e specifici valori di illuminamento medio, UGR, resa Posti auto 75 – 0,40 40 cromatica. UNI 12464-1:2004 Sportelli

Manuale illuminotecnico pratico

2.3.4 UNI EN 15251-FEBBRAIO 2008 Nella normativa UNI EN 15251 del febbraio 2008 vengono date indicazioni sulla valutazione dei parametri relativi all'ambiente interno che influiscono sulla prestazione energetica tra cui compare l'illuminazione naturale e artificiale. Vengono ripetuti i limiti riconosciuti dalla UNI EN 12464-1:2004 (par 2.3.3). Tale normativa riguarda aspetti energetici connessi alla qualità degli ambienti interni andando a definire differenti classi di qualità. Le categorie che servono per individuare la classe di qualità di un ambiente interno sono : • • • • • •

Umidità; Illuminazione naturale; Rumore; Parametri energetici per la qualità interna dell'ambiente; Temperatura; Qualità dell'aria interna

Si cerca di definire i parametri per compiere valutazioni energetiche a lungo termine e i suoi metodi dando anche indicazioni su come realizzare ispezioni di conformità. I principi descritti sono utilizzati principalmente per edifici non industriali in cui l'ambiente viene progettato a seconda dell'occupazione degli uomini e dove la produzione o processo non ha impatto su ambiente interno. Tale normativa è quindi applicabile per : – – – – – – – –

Case unifamigliari; Condomini; Uffici; Edifici scolastici; Ospedali; Alberghi e ristoranti; Impianti sportivi; Negozi;

La normativa cerca di dare dati di input per la progettazione di edifici da un punto di vista di qualità lasciando al progettista la possibilità di poter sperimentare soluzioni piu idonee restando fedele ai limiti normativi sia da un punto di vista di qualità interna dell'ambiente e sia da un punto di vista energetico.

3. 3.1

TECNOLOGIE PER IL CONTROLLO DELLA LUCE NATURALE COMPONENTE SCHERMANTE L’evoluzione tecnologica su tecniche di ombreggiatura solare ha portato alla realizzazione di diverse tipologie che possono risolvere tutti i vari problemi legati all’ingresso della luce solare negli ambienti. Infatti, l’ingresso della luce naturale porta con se problematiche legate al comfort visivo e comfort termico. Nell’architettura contemporanea si cerca di sviluppare sempre piu’ sistemi di controllo dell’illuminazione naturale in grado di poter controllare il suo ingresso negli ambienti. In generale, un sistema di schermatura puo’ essere utilizzato sull’intero edificio o una parte di esso potendo anche dargli un valore aggiunto. Un buon sistema di ombreggiamento deve infatti saper apportare all’edificio l’approccio passivo massimo nel periodo invernale e controllare le radiazioni solari nel periodo estivo per migliorare il comfort visivo, acustico e termico. Tale sistema deve inoltre attenuare l’ingresso della luce diretta del sole responsabile di surriscaldamento estivo e abbagliamenti invernali, inoltre, deve massimizzare l’ingresso di luce diffusa che non crea alcun tipo di discomfort. Le nuove tecnologie che si trovano sul mercato e che si stanno sperimentando sono in grado di sfruttare la riflessione, la diffusione, la rifrazione e la diffrazione della luce, ma possono creare problemi da un punto di vista del comfort visivo andando a ostruire la vista verso l’esterno da parte degli utenti. La scelta piu’ opportuna della tipologia di ombreggiamento dipende da una serie di aspetti: I. Soluzioni di ombreggiamento solare fisse o mobili. Soluzioni fisse, come possono essere balconi e tettoie, non sono responsabili di eventuali variazioni energetiche; Soluzioni mobili, invece, portano l’utente a poter gestire l’ingresso della radiazione luminosa, massimizzando il suo potenziale. II. Veneziane interne, intermedie, esterne. La soluzione esterna e’ ottimale in quanto la radiazione solare colpisce la veneziana in un primo tempo, andando cosi ad attenuare la potenza della radiazione che colpisce il vetro, inoltre questa soluzione risolve problemi legati all’acustica. III. Pannelli applicati a facciate. Tale opzione permette l’applicazione di pannelli che possono avere orientamento orizzontale, verticale, ecc.. a seconda dell’orientazione e delle caratteristiche termiche delle varie porzioni di edificio.

“ Solar Shading device can be defined as a “screen attached to the outside of the wall that consists of several horizontal or vertical elements with the function of sun radiant energy mitigation.”1 Le soluzioni che prevedono interventi esterni all’edificio sono preferibili poiché portano miglioramenti sia in termini architettonici che in termini di prestazioni economiche. Questa scelta pero’ porta con se conseguenze legate alla manutenzione e agenti atmosferici. I materiali utilizzati devono essere resistenti in quanto sono esposti maggiormente a vento e intemperie, devono durare nel tempo e, aspetto fondamentale, devono essere gradevoli alla vista. La soluzione con ombreggiamenti fissi permette di avere elementi che riescono ad attenuare l’ingresso delle radiazioni dirette del sole. I sistemi di schermatura sono fissi come ad esempio frangisole, aggetti. Questi sistemi fissi permettono di ombreggiare e evitare il surriscaldamento poiché ombreggiano solo quando il sole occupa una determinata posizione nella sfera celeste. I sistemi fissi devono essere robusti poiché devono resistere a intemperie esterne. Alcune soluzioni, come aggetti, sono privi di manutenzione e privi di sistemi meccanizzati; lo svantaggio consiste nella sua staticità, ossia non si adatta alle varie posizioni che il sole ha durante l’arco della giornata. I brise-solei esterni sono invece regolabili garantendo il controllo dell’ingresso della radiazione luminosa. Questa tipologia di ombreggiamento e’ caratterizzato da elementi che possono essere curvi o prismatici; sfruttano la riflessione, rifrazione e diffusione della luce naturale all’interno dell’edificio. I brise-solei, o frangisole, possono essere di varia natura come in vetro o sistema fotovoltaico integrato. I frangisole in vetro sono composte da lamelle fisse o mobili realizzate con vetro o materiale trasparente; le lamelle sono solitamente colorate, trattate con pellicole in grado di riflettere il raggio solare indirizzandolo sul soffitto, garantendo cosi una luce diffusa in tutto l’ambiente. I frangisole con sistema fotovoltaico integrato possono essere regolati in modo tale che il pannello riesca ad assorbire più luce possibile ottimizzando cosi il suo funzionamento. La loro applicazione prevede un sistema che crea un intercapedine con l’edificio in modo tale da creare una ventilazione e dispersione del calore prodotto dal surriscaldamento dei G. Cellai et al. pannelli78solari.

FIGURA 30: Esempi di ombreggiamenti fissi. G.Cellai, C. Carletti, F.Sciurpi e S. Secchi, Trasparent Building Envelope: WindowsFig. and11 shading devices typologies energy refurbishments Examples of fixed shadingfor(from theefficiency left horizontal sunscreen, fixed overhang, grating

and sunscreen, fixed blades)

Con gli5.2 ombreggiamenti mobili e’ possibile modificare l’orientazione delle veneziane Mobile Shading o persiane per ottimizzare l’apporto di luce naturale. Le veneziane vengono installate orizzontalmente alla featured facciatato mentre unaradiation, installazione verticale.the Attraverso This solution, shield le thepersiane building hanno from solar by modifying le veneziane orizzontali, di differente grandezza e profondità, e’ possibile la regolazione; blinds or blades angle, allows to optimize the amount of natural light. Figure 12 shows some examples of mobile shading.

1 “Gli ombreggiamenti solari possono essere definiti come “schermi attaccati alla parte esterna del The devices that rely on blinds are installed horizontally to l’energia the façade, while dalle muro che consistono in elementi orizzontali o verticali con la funzione di mitigare proveniente those with blades can have a vertical application too. Vertical blades are smaller radiazioni solari.” . G.Cellai, C. Carletti, F.Sciurpi e S. Secchi, Trasparent Building Envelope: Windowsinand size and can rotate by about 180 ;refurbishments. it is a product used primarily for industrial shading devices typologies for energy efficiency

application. The rotation of the blades allows to shield the radiation and to reflect it into the enclosure by adjusting the flow. This system, usually of significant dimensions, is lacking of the capability to eliminate all the shield obstruction, when not required, since the blades attached to their pivot are not packable.

questa tipologia deve essere resistente in quanto e’ soggetta a intemperie e vento. Questi ombreggiamenti possono essere accoppiate a sensori che regolano autonomamente l’orientazione delle lame per ottimizzarne le prestazioni. Le lamelle sono spesso rivestite di un materiale riflettente con la funzione di ridirezionare le radiazioni solari verso il soffitto creando cosi un ambiente illuminato di luce diffusa. Le lamelle possono essere anche trasparenti al fine di aumentare l’ingresso di luce naturale nell’ambiente. LeTransparent persiane Building invece sono elementi che possono ruotare di Typologies 180°. I materiali che possono Envelope: Windows and Shading Devices 79 essere utilizzati dipendono anche dalle richieste estetiche dell’edificio e possono essere in legno, pvc e alluminio.

Transparent Building Envelope: Windows and Shading Devices Typologies

FIGURA 31: Esempi di ombreggiature mobili. G.Cellai, F.Sciurpi e S. Secchi, Trasparent Envelope: Fig. 12 Examples of mobile shading (from C. theCarletti, left persian shutters, roller blinds, Building and Venetian Windows and shading devices typologies for energy efficiency refurbishments blinds)

Le tende a rullo, invece, sono largamente utilizzata poiché dotata di un meccanismo molto semplice. Infatti sono spesso utilizzate con sensori in grado di aprirle, alzarle, in caso di forte vento andando cosi eliminare il pericolo di left rottura. Fig.ad 12 Examples of mobile shading (from the persian shutters, roller blinds, and Venetian blinds) le medesime di quelle a ombreggiamento fisso, quindi veneziane e Le caratteristiche sono persiane.

FIGURA 32: Esempi di ombreggiature C. Carletti, F.Sciurpi e S.awning) Secchi, Trasparent Building Envelope: Fig. 13 Examplesmobili. of roller G.Cellai, blinds (left roller curtain; right sliding arm Windows and shading devices typologies for energy efficiency refurbishments

5.3 Roller Blinds

Fig. 13 Examples of roller blinds (left roller curtain; right sliding arm awning)

These systems are widely used, due to the simplicity of the mechanism (springI tendaggi per esterni sono i più utilizzati. Questa tipologia di schermatura presenta sul roller-operated, gearbox, or engine that wraps around the curtains) and also due to mercato un’ampia varietà di materiali (stoffa, tessuti acrilici, materiali plastici-PVC) e tipologie volume-saving characteristics, (Fig. 13). From prestazione a solar control point view, thedi degree of response depends 5.3 Roller dando cosi una Blinds diversa in of termini penetrazione dei exclusively raggi solari. on type, color, and weight of the fabric used. Le tende schermanti per esterno sono caratterizzate da tessuti in grado di resistere a intemperie e capaci di ottenere diversi gradi di traslucidità. Le tende risultano ribaltabili e These systems are widely used, dueazionato to the simplicity mechanism (springmanovrabili, mediante un meccanismo da sensori of chethe si attivano in caso di forte roller-operated, gearbox, or engine that wraps around the curtains) and also due to vento. Questi elementi permetto di mitigare i raggi solari diretti andando ad attenuarne volume-saving (Fig.da 13). l’effetto all’internocharacteristics, dell’ambiente anche un punto di vista termico.

From a solar control point of view, the degree of response depends exclusively on type, color, and weight of the fabric used.

Le tende in tessuto sono invece utilizzate internamente, regolabili manualmente e versatili. Le schermature interne non sono efficaci contro il problema del surriscaldamento, ma consentono di regolare il fenomeno dell’abbagliamento. Le tende sono disposte su guide che possono dare un’apertura orizzontale o verticale. Le tende per interni danno inoltre un senso di privacy per chi vive lo spazio. Le varie tipologie sono : • • •

Sistema traslatorio (tende a pannello) Sistema che scivola (tende a rullo) Sistema a strisce (Veneziane orizzontali)

L’inserimento di un elemento schermante nell’intercapedine di vetri porta con se una nuova concezione di schermatura. Con tale metodo si vanno a inserire delle veneziane nell’intercapedine dei vetri le cui lamelle si possono muovere ridirezionando le radiazioni solari. Le lamelle sono caratterizzati da materiali riflettenti in modo da indirizzare i raggi luminosi sul soffitto provocando un effetto di luce diffusa all’interno dell’ambiente. Questo sistema puo’ fornire inoltre l’intera oscurazione dell’ambiente qualora si desideri, inoltre, le veneziane sono protette dalle intemperie esterne. L’orientazione delle lamelle può essere regolata seguendo le diverse altezze che il sole assume durante l’arco 82 G. Cellaidella et al. giornata.

FIGURA 33: Esempi di tende intermedie. C. Carletti, F.Sciurpi e S. Trasparent Building Envelope: Fig. 16 Examples of integratedG.Cellai, screens (from the left Venetian blind andSecchi, roller blind) Windows and shading devices typologies for energy efficiency refurbishments

6 Integrated Solutions Applied to a Case Study on Existing Buildings The evaluation of different strategies for upgrading the energy efficiency and performance over various types of shielding needs to be explained by a case study. A typical room was taken into account, with features and dimensions representative of typical post-World War II Italian residential architecture (Figs. 17, 18). Different strategies concerning windows and solar shadings have been applied; for each one, thermal, daylighting, and acoustic performances were assessed with appropriate calculation codes.

6.1 Case Study Description: Significant Parameters For the purposes of the analysis, detailed computational methods working in dynamic regime and featuring a graphical interface are considered. These software applications are the following: EnergyPlus (through the Design Builder interface) for energy simulations [12], RELUX [16] to simulate natural lighting, and DISIA for the acoustic simulations [11].

3.2

SISTEMI VETRATI 3.2.1 VETRI COLORATI I vetri colorati sono vetri formati da componenti metalliche che hanno subito un processo, non saranno quindi degradati, graffiati come possono essere delle pellicole applicate su muri. La trasmittanza luminosa dei vetri dipende dallo spessore del vetro e dal colore, poiché dipende dal tipo di metallo che e’ stato trattato che possono essere: • • • • • • • • • • • •

Solfuro di cadmio si ottiene un vetro giallo; Cloruro di oro si ottiene un vetro rosso; Ossidi di cobalto si ottiene blu-violetto; Biossido di manganese si ottiene porpora; Ossido di nichel si ottiene violetto; Zolfo si ottiene giallo ambrato Ossido di cromo si ottiene verde smeraldo; Ossido di uranio si ottiene un giallo o verde fluorescente; Ossidi di ferro si ottene verde e marrone; Composti contenenti rame si ottiene blu, verde e rosso; Composti contenenti stagno si ottiene bianco; Composti contenenti piombo si ottiene giallo.

Le tecniche legate alla loro produzione e trattamento sono in continua evoluzione. In media lo spessore dei vetri e’ 0,50 cm. Di seguito vengono riportare le tabelle.

FIGURA 34: Colore dei vetri e metalli corrispondenti. Soroosh Daqiqueh Rezaei, A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials and Solar Cells 2017

FIGURA 35: Caratteristiche vetri colorati. Soroosh Daqiqueh Rezaei, A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials and Solar Cells 2017

Facade Design Tool

3.2.2

Performance

Design

Window Technologies

Case Studies

Tools & Resources

WINDOW TECHNOLOGIES: Glass

VETRI BASSO-EMISSIVI E RIVESTIMENTO A CONTROLLO SOLARE Properties Primer

Low-E Coatings

Introduction

When heat or light energy is absorbed by glass, it is either convected away by moving air or reradiated

Transmittance

by the glass surface. The ability of a material to radiate energy is called its emissivity. All materials, including windows, emit (or radiate) heat in the form of long-wave, far-infrared energy depending on

Reflectance

their temperature. This emission of radiant heat is one of the important components of heat transfer I vetri semplici sono vetri in grado di irradiare l’ambiente interno influenzando cosi la for a window. Thus reducing the window's emittance can greatly improve its insulating properties. temperatura di progetto. Questo scambio di calore può essere evitato da rivestimenti basso Glass Standard clear glass has an emittance of 0.84 over the long-wave portion of the spectrum, meaning that it emits 84% of the energy possible for an object at its temperature. It also means that 84% of the emissivi che sono anche spettralmente selettivi. Absorptance Emittance

SHGC

U-factor Low-E Coatings

long-wave radiation striking the surface of the glass is absorbed and only 16% is reflected . By

comparison, low-E glass coatings can have an emittance as low as 0.04. Such glazing would emit only

of the energy possible at its temperature, and thus reflect 96% of the incident long-wave, infrared “[…] It means that their optical properties are 4% tailored to have high reflectance in the radiation. Window manufacturers' product information may not list emittance ratings. Rather, the effect of the low-E coating is incorporated into the U-factor for the unit or glazing assembly. infrared region ( wavelength 3-50 ) and high visible light transmittance while maintaining The solar reflectance of low-E coatings can be manipulated to include specific parts of the visible and very low emissivity […].”2 . infrared spectrum. This is the origin of the term spectrally selective coatings, which selects specific Reflective Coatings Tints

Laminates

Surface Treatments Applied Films

Assembly

Multiple Panes

portions of the energy spectrum, so that desirable wavelengths of energy are transmitted and others specifically reflected. A glazing material can then be designed to optimize energy flows for solar

heating, daylighting, and cooling. I vetri low-E minimizzano le perdite di calore riflettendo energia sotto forma di lunghezza d’onda intrappolando cosi il calore Advanced all’interno dell’edificio. La capacità del vetro di irradiare energia è detta emissività. Con questa tecnologia si permette la penetrazione all'interno dell'ambiente circa il 60% delle onde corte dovute all'irraggiamento evitando il passaggio della radiazione infrarossa e successiva dispersione di calore vetro l'esterno. Questo comportamento risulta favorevole in condizioni invernali portando un guadagno di calore proveniente dal sole e minimizzando le perdite. Essi si formano attraverso la sovrapposizioneSpectral di transmittance curves for glazings with low-emittance coatings (Source: Lawrence Berkeley National Laboratory). FIGURA 36: Curva degli spettri luminosi per finestre più materiali, quali: Gas Fills Spacers Frames

Air Leakage

Glass

Dynamic Windows BIPV

Automated Shading

con vetri low-E e rivestimento a controllo solare.

IV. Vetro float o vetro semplice; V. Strato di adesione; VI. Strato d'argento; VII. Strato protettivo; VIII. Strato di rivestimento.

With conventional clear glazing, a significant amount of solar radiation passes through the window, and heat from objects within the space is reradiated back into the glass, then from the glass to the outside of the window. A glazing design for maximizing energy efficiency during underheated periods would

Windows for high-performance commercial building: glass, Low-E coatings, commercial inside of the space. The first low-E coatings, intended mainly for residential applications, were designed windows , 2015 to have a high solar heat gain coefficient(http://www.commercialwindows. and a high visible transmittance to allow the maximum amount ideally allow all of the solar spectrum to pass through, but would block the reradiation of heat from the

org/lowe.php).

of sunlight into the interior while reducing the U-factor significantly. A glazing designed to minimize summer heat gains, but allow for some daylighting, would allow most visible light through, but would block all other portions of the solar spectrum, including ultraviolet and near-infrared radiation, as well as long-wave heat radiated from outside objects, such as pavement and adjacent buildings. These second-generation low-E coatings still maintain a low U-factor, but are designed to reflect the solar near-infrared radiation, thus reducing the total SHGC while providing high levels of daylight FATTORE DI transmission (see figure to the right).

TRASMISSIONE

Tutti i materiali emettono calore sotto formaLow-solar-gain di coatings reduce the beneficial solar gain that could be used TERMICA=0,24 to offset heating loads, but in most commercial buildings this is significantly outweighed by the solar control benefits. In commercial onde lunghe e energia infrarossa. L'emissionebuildings, di CALORE it is common to apply low-E coatings to both tinted and clear glass. While the tint lowers the visible transmittance somewhat, it contributes to solar heat gain reduction and glare control. Low-E calore radiante è uno dei componenti importanti per caratterizzare una finestra: riducendo l'uscita http://www.commercialwindows.org/lowe.php TRASMISSIONE della luce dalla finestra si può migliorare CALORE SOLARE=27% LUCE notevolmente le sue proprietà isolanti. Un vetro chiaro standard, ad esempio, riesce a riflettere solo il 16% dell'onda luminosa, mentre TRASMISSIONE LUCE PELLICOLA SELETTIVA VISIBILE=69% il restante 84% viene assorbita. Un vetro Low-E, invece, riflette il 96% dell'onda lunga luminosa. Pertanto è un prodotto molto più performante rispetto ai classici vetri. Il suo vantaggio è che è già tutto assemblato all'interno nel pacchetto vetrato.

FIGURA 37: Comportamento vetri low-E. Windows

for high-performance commercial building: glass, Low-E coatings, commercial windows, 2015 (http://www.commercialwindows.org/lowe.php).

2 “Ciò significa che le loro proprietà ottiche si adattano per avete alta riflettanza nella regione infrarossa (lunghezza d’onda 3-50) e alta trasmittanza luminosa mantenendo una bassa emissività.” Soroosh Daqiqueh Rezaei, A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for

improving indoor environment

Center-of-glass values of doubl units with and without low-E co

Questa tipologia di vetro può essere personalizzata a seconda di quale aspetto si vuole ottimizzare (flussi di energia per riscaldamento solare, illuminazione naturale, raffreddamento) grazie alla proprietà di riflettanza solare che può essere manipolata per includere uno specifico range di spettro. Per questo motivo è possibile trovare sul mercato una serie di vetri che riescono a soddisfare differenti richieste come migliorare il controllo dell'abbagliamento all'interno dell'ambiente mantenendo però un valore di trasmittanza termica ottima. Esistono due differenti processi per realizzare vetri Low-E: rivestimenti atomizzati e rivestimenti pirolitici. I rivestimenti atomizzati sono composti da metalli, ossidi metallici e nitruri metallici che vengono depositati sul vetro con un processo chiamato deposizione di vapore fisico; i rivestimenti permettono di mantenere spessori molto contenuti. Viene spesso utilizzato l'argento per creare il rivestimento che è un materiale morbido sensibile però alla corrosione e per questo deve essere protetto da strati che minimizzino l'effetto di umidità. Il suo spessore è pari a un decimillesimo dello spessore di un capello umano. I rivestimenti pirolitici, invece, sono realizzati con ossido metallico, ossido di stagno che sono legati al vetro attraverso uno strato semi-fuso. Il processo con il quale i materiali vengono applicati al rivestimento viene chiamato deposizione di vapore chimico. Il rivestimento ha uno spessore nettamente più spesso di quello atomizzato restando però pur sempre sottilissimo e resistente; il suo utilizzo è efficace in per essere in contatto con l'esterno, quindi può essere esposto all'aria e possono essere puliti con semplicità. Un’altra tipologia di vetro e’ il rivestimento a controllo solare. “ […] Solar control coatings reflect NIR radiation (wavelength 0,78-2,5 µm) in particular, while allowing the transmittance of visible radiation and are employed in hot climates. […]”3 I vetri sono infatti caratterizzati da un particolare rivestimento metallico, coating4, che consente di avere delle prestazioni di riflessione e/o assorbimento elevate rispetto ai vetri tradizionali, inoltre trasmettono perfettamente la radiazione luminosa e respingono le radiazioni infrarosse, soprattutto quella a lunghezza d’onda bassa che e’ la responsabile della trasmissione di calore. Questa tipologia di vetro viene principalmente utilizzata negli edifici con grandi pareti vetrate in quanto si ha la necessita’ di assorbire il piu’ possibile calore proveniente dal sole. I vetri possono essere venduti in forma monolitica oppure assemblati con altri vetri che ricoprono caratteristiche differenti rendendo i vetri più dinamici e versatili. Il rivestimento di entrambe le tipologie di vetro e’ costituito da ossidi metallici (Ag, Al, Cu, Au). Ogni ossido ha in se una caratteristica che poi determinerà la tipologia di vetro. Il rivestimento può essere soggetto a un processo elettromagnetico (TiO2, ZnO, SnO2) per aumentare la trasmittanza alla lunghezza d’onda visibile. Utilizzando strati di ossido si protegge il rivestimento dagli agenti esterni. Alcuni ossidi vengono invece utilizzati, sotto forma di film sottilissimi, come strato anti-riflettente. Un altro processo a cui può essere soggetto il vetro e’ a caldo, ossia l’ossido viene fuso e inglobato nel vetro rendendolo più resistente alle intemperie potendolo cosi porre all’esterno.

3 “I rivestimenti a controllo solare riflettono la radiazione NIR (lunghezza d’onda 0,78-2,5 µm) in particolare, sono utilizzati in climi caldi pur consentendo la trasmissione di radiazioni visibili […] .” Soroosh Daqiqueh Rezaei, A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials & Solar Cells 4 Soroosh Daqiqueh Rezaei, A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials & Solar Cells

3.2.3

FINESTRE MULTISTRATO Aumentando il numero di vetri e utilizzando dei gas interposti fra essi e’ possibile realizzare un sistema di alte prestazioni. Assemblando tra loro vetri con differenti caratteristiche e’ possibile realizzare finestre che vadano a rispondere a tutte le esigenze progettuali. Con questo approccio pero’ si andrà ad aumentare in modo significativo il costo del progetto andando, allo stesso tempo, ad abbattere i suoi consumi. Per riempire le lastre di vetro vengono utilizzati: •Argon; •Aria; •Kripton; • Xenon. Esiste una distanza ottimale tra cui disporre i vetri per avere le massime prestazioni e le sostanze come xeno, argon, kripton, aria sono preferibili in quando vanno ad occupare interamente tale spazio. Questa tipologia di vetro viene spesso utilizzata anche da un punto di vista strutturale in costruzioni civili. I vetri possono essere classificati in: – vetri antiferita; – vetri anticaduta; – vetri antivandalismo-anticrimine; – vetri antiproiettile-antiesplosione. I vetri antiferita sono vetri stratificati di sicurezza poiché dotati di intercalari in polivinilbutirrale (PVB) con il solo scopo che le schegge non si stacchino dalla lastra. Più il numero e lo spessore degli intercalari in PVB è grande e più il vetro è sicuro. Un altro utilizzo è per i vetri antivandalismo che proteggono ambienti da aggressioni. La caratteristica di questi vetri è di ritardare il più possibile la loro rottura. I vetri antiproiettili e antiesplosione resistono a aggressione dovuta da colpi di arma da fuoco, e in caso di esplosione restano in posizione anche dopo l'onda d'urto. Anche per questa funzione specifica, il vetro multistrato più ha grandi spessori di PVB e più è resistente.

3.2.4

MATERIALI INNOVATIVI PER VETRI E RIVESTIMENTI Commercialmente si possono trovare una moltitudine di finestre realizzate con una sovrapposizione di strati che permettono diverse prestazioni. Un materiale largamente utilizzato è l'aerogel che riesce a soddisfare una range di applicazioni molto ampio sia nel settore di comfort visivo e sia in termini energetici. “[…] The thermal and lighting properties of the aerogel depends on the used solvent, the catalyst silica source, and the production process […]”5 Aerogel e’ un composto di aria (96%) e silice (4%). E’ un materiale che si presenta come ottimo isolante termico, si possono utilizzare spessori molto bassi e se inserito tra le intercapedini dei vetri migliora nettamente le prestazioni dell’edificio. In commercio si trovano due tipi differenti di aerogel: granulare o monolitica. L’aerogel granulare presenta una scarsa trasparenza, ma e’ un ottimo isolante termico. In forma monolitica e’ presente nelle intercapedini tra i vetri, utilizzato quindi in edilizia. Il materiale e’ trasparente e restano invariate le sue caratteristiche di isolante termico. Questo materiale viene usato principalmente in climi freddi in quanto abbatte in modo significativo la perdita di energia. Yu Huang e Jianlei Niu hanno sperimentato in un edificio commerciale a Hong Kong infissi con aerogel disposto tra le intercapedini dei vetri. Hanno potuto constatare le proprietà translucide dei vetri e, grazie ad aerogel, si riduce l’effetto di abbagliamento migliorante il comfort visivo interno. 6 Il rivestimento antiriflettente può essere applicato sia sui vetri interni e sia su quelli esterni per aumentarne la trasmittanza luminosa diurna. Questo rivestimento non va ad alterare la trasmittanza termica (U) delle finestre. Ci sono due modi per ottenere le proprietà antiriflettenti. Un primo metodo consiste nell’aumentare l’indice di rifrazione di un materiale, mentre il secondo metodo consiste nell’utilizzo di un rivestimento a struttura modellata e porosa. Hermant K Raut, Anand Ganesh Venkatesan, Sreekumaran Nair e Seeram Ramakrishna studiano il fenomeno della riflessione. “ The optical phenomenon, reflection in born out of a transition in the medium in which light is travelling.”7 Il mezzo può essere vetro, acqua, aria, ecc… ed e’ caratterizzato da un indice di rifrazione (n) che quantifica la velocità della luce nel mezzo corrente rispetto a quello nel vuoto. Gli occhi possono individuare un’interferenza ottica se vi e’ un cambiamento nell’indice di rifrazione (RI).

5 “ […] Le proprieta’ termiche e di illuminazione dell’aerogel dipenndono dal solvente utilizzato,la fonte silice catalizzatore e dal processo a cui son soggetti. […] .” Umberto Berardi, The development of a monolithic aerogel glazed window for an energy retrofitting project, Applied Energy, 154 (2015) 603-615 6 Yu Huang e Jianlei Niu, Energy and visual performance of the silica aerogel glazing system in commercial buildings of Hong Kong, Constrution and Building Materials, 94 (2015) 57-72 7 “ Il fenomeno ottico della riflessione nasce dalla transizione nel mezzo in cui la luce viaggia.” Hermant K Raut, Anand Ganesh Venkatesan, Sreekumaran Nair e Seeram Ramakrishna, Anti-Reflective Coatings: A Critical, In-Depth Review, Energy & Environmental Science, Agosto 2011

Si supponga che il mezzo incidente sia aria, substrato e’ rivestito con pellicola avente indice di rifrazione pari a . La luce si riflette seguendo la medesima equazione:

nAir − nAir +

La riflettanza sarà nulla se e sono se :

n12 n2 n12 n2

n1 = nAir n2 Aria Luce incidente

Luce riflessa Aria

Luce incidente

Aria

Luce riflessa Aria Aria 70% di luce incidente Aria trasmessa 70% di luce incidente trasmessa

Aria

90% di luce incidente Aria trasmessa 90% di luce FIGURA 38: Incidenza della luce su pellicola antiriflettente.(a sinistra) Incidenza luce su vetro composto da una incidente sovrapposizione di livelli aventi indice di riflessione decrescente dallo strato medio all'esterno.(a destra) Soroosh trasmessa Daquiqeh Rezaei, A review of convetional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving Silicio indoor environment, Solar Energy Materials and Solar Cells, Gennaio 2017 Silicio

Biossido di Titanio

Strato di vetro

Strato di vetro Silicio

Silicio

Biossido di Titanio

Strato di vetro

FIGURA 39: Singolo vetro con pellicola anti-riflettente.(a sinistra) Sovrapposizione di livelli con pellicola antiriflettente incorporata.(a destra) Soroosh Daquiqeh Rezaei, A review of convetional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials and Solar Cells, Gennaio 2017

La riflettanza può essere minimizzata disponendo pellicole il cui grado di riflettanza sia graduale. Il più semplice rivestimento anti-riflettente comprende uno strato di spessore pari a un quarto della lunghezza d’onda della luce incidente e il suo indice di rifrazione e’ uguale alla radice quadrata dell’indice di rifrazione del substrato secondo (1). Ovviamente e’ impossibile trovare rivestimenti aventi l’indice di rifrazione desiderato poiché si ha a che fare una moltitudine di varianti (angolazione dei raggi solari). Un primo approccio prevede l’utilizzo di una sovrapposizione di pellicole, un secondo metodo, invece, consiste nell’utilizzare rivestimenti aventi una struttura a motivi geometrici realizzati con nano stampa. Con questo metodo si hanno proprietà superiori in quanto la gamma spettrale e gli angoli di incidenza sono molteplici. Con i rivestimenti autopulenti si riduce la necessita’ di manutenzione e controlla le radiazioni solari migliorando l’efficienza energetica dell’edificio. Esistono due tipologie di rivestimenti: idrofobico e idrofile. 64

La luce del sole decompone le tracce di sporcizia rendendo la superficie idrofila, ossia si attiva un processo chimico chiamato fotocatalisi. Questo processo chimico si attiva ponendo il rivestimento a contatto con i raggi solari. Successivamente, si attiva il comportamento idrofilo che fa espandere le gocce d’acqua in maniera uniforme sulla superficie e scivola portandosi via lo sporco. La superficie si asciugherà cosi più velocemente delle normali lastre. Questa tipologia di rivestimento facilita’ la pulizia e la manutenzione, per questo motivo, viene utilizzato per le grandi strutture interamente vetrate. Se si vuole aumentare l’efficienza energetica degli edifici sono stati studiati vetri aventi un sistema fotovoltaico integrato generando cosi’ energia. “ […] Si is a well-studied material in solar cells technology, and it is employed in different forms in PV (pho-tovoltaic) primarily crystalline silicon which is the prevalent semiconductor in solar cell production. […] “8 Per la fabbricazione di celle solari vengono utilizzati ad esempio: silicio amorfo (a-Si), silicio micromorfo (mc-Si), GaAs, CdTe, Cu2S, Cu2O, InP e Zn3P2 sotto forma di pellicole sottili o gel. Il silicio amorfo subisce una serie di processi durante la lavorazione rendendolo semiconduttore per poi essere trasformato in un materiale lavorale e idoneo alla posa.

3.2.5

VETRI INTELLIGENTI In commercio si trovano anche i vetri definiti intelligenti che vengono stimolati da fonti di calore, luce, corrente elettrica e tensione che può alterare le proprietà ottiche di alcuni materiali. I vetri intelligenti possono essere suddivisi in: vetri passivi e vetri attivi. I vetri passivi sono vetri le cui proprietà cambiano quando vengono esposte al calore. Finestre con rivestimento termocromatico possono aumentare il risparmio energetico degli edifici attraverso il controllo della trasmissione luminosa e guadagno energetico. Una volta che sono soggette a variazioni di temperatura, i vetri termocromatici, alterano le loro proprieta’ ottiche. Quando la temperatura aumenta e raggiunge una temperatura di transizione critica ( τ c ), si attiva il semiconduttore presente nel materiale. Il risultato e’ la riflessione della radiazione infrarossa. I materiali a cambiamento di fase sono caratterizzati dal fatto che riescono a trattenere una grande quantità di energia e riescono a disperderla verso l’esterno nel tempo; il loro funzionamento si basa su flussi energetici termici quindi, una volta che hanno immagazzinato una grande quantità di calore la restituiscono quando la temperatura esterna si abbassa. “ […] PCMs thermal performance is a challenging scientific field as the phase change is accompaniend by a change of the materials’ key properties, such as the heat capacity and thermal conductivity. […] “.9 “ Si tratta di un materiale studiato nelle celle solari, e viene impiegato in diverse forme di PV in silicio prevalentemente cristallina che e’ il semiconduttore prevalente nella produzione di celle solari.” Soroosh Daqiqueh Rezaei, A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials and Solar Cells 2017 9 “ […] La prestazione energetica di PCMs e’ un campo scientifico impegnativo come il cambiamento scientifico e’ accompagnato da un cambiamento di proprietà dei materiali, come la capacita’ termica e la conducibilita’ termica[…] .” Paris Fokaides, Soteris A. Kalogirou, Phase change materials (PCMs) integrated into trasparent building elements: A review, Mater Renew Sustain Energy (2015) 4:6 8

Vi sono tre differenti gruppi di PCMs: <j^YZa^cZ Dei^XVa KVajZh eutettici,<j^YZa^cZ Dei^XVa KVajZh organici e inorganici. <j^YZa^cZ Dei^XVa KVajZh <j^YZa^cZ Dei^XVa KVajZh PCMs assorbono la radiazione infrarossa, ma hanno una scarsa trasmittanza visiva. VcY I]ZgbVa GVi^c\h VcY I]ZgbVa GVi^c\h VcY I]ZgbVa GVi^c\h VcY I]ZgbVa GVi^c\h

8aZVc VcY H^beaZ Y H^beaZ VcY H^beaZ 8aZVc VcY H^beaZ

The shading principle in MicroShade™ hasinbeen designed according Aaccording significa The shading principle in MicroShade™ has been designed according A significant benefit of MicroShade™ isdesigned that The shading principle in MicroShade™ has been designed The shading according principle MicroShade™ has been A significant benefit of MicroShade™ is that

IZX]cdad\n ]cdad\n X]cdad\n IZX]cdad\n

sola toand theyear sun’s oftomovement during themovement day and year – the higher direct solar irradiation is heavily or, inreduced to the sun’s pattern ofportato movement during the day – pattern theand higher direct solar irradiation is and heavily or, toha the sun’s pattern of movement during the day year the –alternativa the sun’s higher pattern of during thereduced day year –direct the highe Danish Institute of Technology-Commercial sul mercato una alle some cas some cases, completely blocked. Compared the sun, the better the effect. some cases, completely blocked. Compared the sun, the better thethe shading the sun, bettereffect. the shading effect. theshading sun, the better the shading effect. veneziane; questo nuovo prodotto è stato studiato dai più importanti organito, e aziende to, for exa for example, sun-reducing glass or to, coated for example, coated sun-reducing glass o solar film, solar film, thisg-value noticeably increases comfort solar film, noticeably increases comfort Theas shading effect be expressed ascan the of this the glazing The shadingHamburg, effect can be effect expressed asexpressed theHigh-Rise g-value ofthe theg-value glazing (Confederation of Danish Industry, HHLA WTZ on 2013, The shading can be ofcan The theHeilbronn glazing shading effect be expressed as the g-value of the glazing near the f near the facade. the stronger facade. pane. The the effect. g-value, thelower stronger thenear shading effect. Athe stanpane. The lower theThe g-value, effect. A stanpane. lowerthe thestronger g-value,the theshading stronger thelower shading pane. A The stanthe g-value, the shading effect. A stanSpardabank Nurnberg 2013, Carl Zeiss new dard HQ 2013) e pane si propone come alternativa alle dard low-energy glazing pane has a g-value 0.76, while specialof 0.76, while special dard low-energy glazing pane glazing has a g-value of 0.76, whileof special low-energy has a g-value 0.76, while dardspecial low-energy glazingof pane has a g-value With Micr With MicroShade™ a more even temperature With MicroShade™ a more even temperatur panes can have values as low 0.24. panes canl'esterno. have values lowvalues as sun-reducing 0.24. veneziane permettendo una maggioresun-reducing vista verso sun-reducing panes canas have as low as 0.24. sun-reducing panes canas have values as low as 0.24. distributio distribution can be achieved the distribution can throughout be achieved throughout the

room room and extra cooling of areas nearof the room and extra cooling areas near theand

In comparison, MicroShade™ g-value can be as low as 0.10, In comparison, MicroShade™ g-value can be as lowcan as 0.10, In the comparison, the MicroShade™ g-value be the as low In as comparison, 0.10, windows the MicroShade™ g-value can be as low aswindows 0.10, B^XgdH]VYZ XVc Yd V aîiaZ bdgZ i]Vc XdckZci^dcVa hdaVg h]VY^c\# can windows be avoided. c XdckZci^dcVa hdaVg h]VY^c\# can be avoided. aZ bdgZ i]Vc XdckZci^dcVa hdaVg h]VY^c\# B^XgdH]VYZ XVc Yd V aîiaZ bdgZ i]Vc XdckZci^dcVa hdaVg h]VY^c\# corresponding to maximum shading.to maximum shading. correspondingcorresponding to maximum shading. to maximum shading. corresponding I]Z h^beaZ VcY lZaa i]dj\]i"i]gdj\] hdaVg h]VY^c\ ^c B^XgdH]VYZ hdaVg h]VY^c\ ^c B^XgdH]VYZ \]i"i]gdj\] hdaVg h]VY^c\ ^c B^XgdH]VYZ I]Z h^beaZ VcY lZaa i]dj\]i"i]gdj\] hdaVg h]VY^c\ ^c B^XgdH]VYZ ]Vh WZZc YZkZadeZY id ]VkZ i]Z bdhi edlZg[ja h]VY^c\ Z[[ZXi l]Zc i edlZg[ja h]VY^c\ Z[[ZXi l]Zc kZ i]Z bdhi edlZg[ja h]VY^c\ Z[[ZXi l]Zc ]Vh WZZc YZkZadeZY id ]VkZ i]Z bdhi edlZg[ja h]VY^c\ Z[[ZXi l]Zc <j^YZa^cZ kVajZh$gVi^c\h B^XgdH]VYZ ineZ BH"6 Hjc"gZYjX <j^YZa^cZ kVajZh$gVi^c\h B^XgdH]VYZ ineZ BH"6 Hjc"gZYjX^c\ \aVhh 3) <j^YZa^cZ kVajZh$gVi^c\h <j^YZa^cZ kVajZh$gVi^c\h B^XgdH]VYZ ineZ BH"6 B^XgdH]VYZ ineZ BH" Hjc"gZYjX^c\ \aVhh 3) î ^h bdhi cZZYZY Ä ^c i]Z b^YYaZ d[ i]Z YVn VcY ^c i]Z hjbbZg# ]Z YVn VcY ^c i]Z hjbbZg# b^YYaZ d[ i]Z YVn VcY ^c i]Z hjbbZg# î ^h bdhi cZZYZY Ä ^c i]Z b^YYaZ d[ i]Z YVn VcY ^c i]Z hjbbZg#

“[…] PhotoSolar is a supplier of a window integrated shading system called MicroShade. It consists of a thin metal sheet with inclined micro perforations. The PVLab ha a long standing experience in processing and fabrication of high efficienty substrates, such as glass, metals J"kVajZ gVi^c\ L$b @ &#& $ &#& 1) J"kVajZ gVi^c\ L$b @ &#& $ &#& 1) &#% $ &#& 4) &#% $ &#& J"kVajZ gVi^c\ L$b @ J"kVajZ gVi^c\ L$b @ &#& $ &#& 1) 4) or plastics. […]”10 With its innovative MicroShade™ provides rovides croShade™ provides design, With its innovative design, MicroShade™ provides A^\]i igVchbîiVcXZ 2) %#). A^\]i igVchbîiVcXZ 2) %#). %#++ A^\]i igVchbîiVcXZ 2) A^\]i igVchbîiVcXZ 2) %#). %#++ ;gZZ 8]d^XZ d[ EVcZ IneZ ;gZZ 8]d^XZ d[ EVcZ IneZ ;gZZ 8]d^XZ d[ EVcZ IneZ ;gZZ 8]d^XZ d[ EVcZ IneZ a comfortable and temperate indoorand climate, which indoor climate, which e, which indoor climate, which a comfortable temperate MicroShade™ can be used with standard double or triple MicroShade™ can be used with standard double or triple \"kVajZ hjbbZg! VkZgV\Z \"kVajZ hjbbZg! VkZgV\Z %#&' %#&' %#(' MicroShade™ can be used with standard double or triple MicroShade™ can be used with standard double or triple y even reduces the use of air-conditioning and may even \"kVajZ hjbbZg! VkZgV\Z \"kVajZ hjbbZg! VkZgV\Z %#&' %#(' oning and may even reduces the use of air-conditioning may even Questa nuovaand tecnologia legata ai vetri passivi permette di aumentare notevolmente with aitglazing choice ofunnecessary types of glass as required. Microglazing a choice of typeswith of glass as required. Microa choice ofduring types of glass as with required. Microglazing a choice of types of glass as required. Micrommers. make entirelyglazing unnecessary during hot summers. during hotitsummers. make entirelywith hot summers. \"kVajZ Vjijbc! VkZgV\Z %#', %#(+ aiuti \"kVajZ Vjijbc! VkZgV\Z %#', l’efficienza dei vetri ilthe glazing suo fine e’ di\"kVajZ Vjijbc! VkZgV\Z creare una tipologia di che ad \"kVajZ Vjijbc! VkZgV\Z %#', vetro %#(+ Shade™ is fitted wheninis the glazing pane is manufactured Shade™ isinfatti fitted when pane is manufactured Shade™ fitted when the glazing pane is manufactured Shade™ is fitted when the glazing pane is manufactured roShade™ During wintertime, theDuring solar shading MicroShade™ hading in MicroShade™ wintertime, the solar shading in MicroShade™ and the finished glazing is supplied and fitted like a fittedglazing and finished isprevede supplied and pane fitted like a the finished pane isso supplied likeand a pane the finished glazing is supplied and fitted a athrough the allows sunlight to passand through sopane that the so more that the allows more sunlight to glazing pass through that the the and ombreggiare. MicroShade non alcun tipo dilikemanutenzione in quanto \"kVajZ l^ciZg! VkZgV\Z %#(( %#(, il sistema \"kVajZ l^ciZg! VkZgV\Z %#(( \"kVajZ l^ciZg! VkZgV\Z \"kVajZ l^ciZg! VkZgV\Z %#(( %#(, standard glazing standard glazing pane. standard glazing pane.into play and standard glazing pane. ontributes solarand energy actively comes intopane. play and contributes nto play contributes solar energy actively comes e’ interposto tra icontributes vetri. E’ caratterizzato da una struttura lamellare microscopica \"kVajZ heg^c\! VkZgV\Z %#&%#() integrata \"kVajZ heg^c\! VkZgV\Z %#&\"kVajZ heg^c\! VkZgV\Z \"kVajZ heg^c\! VkZgV\Z %#&%#() to heating the buildingtowhen required. equired. heating the building when required. Glazing panesGlazing with MicroShade™ retain their full Glazing panes with MicroShade™ retain their full panes with MicroShade™ retain their full Glazing panes with MicroShade™ retain their full all’interno della vetrata. Le lamelle microscopiche sono inclinate evitando alle radiazioni insulating properties. insulating properties. insulating properties. insulating properties. solari dirette l’ingresso e permettendo l’ingresso di luce proveniente da differenti angolature.

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1) Krypton/argon 1) gas fills. 2) Transmittance normally stipulated on surface, lightgas source D65, cf. EN410. 1) Krypton/argon 2) normally stipulated on surface, lightstipulated source D65, cf. EN410. Krypton/argon gas fills. 2) Transmittance normally stipulated onfills. surface, 1) Transmittance Krypton/argon light source D65, gas fills. cf. EN410. 2) Transmittance normally on surface, light source D 3) Reference sun-reducing glass with g0-value of 0.36, EN410. 4) Glazing unit selected as 6-15-4, including gasglass fillcf.and energy glass. 3) Reference sun-reducing with g0sun-reducing -value of 0.36, EN410. Glazing unit selected including ga 3) Reference sun-reducing glass with gcf. 3)glass Reference unit selected as 6-15-4, including with g04) -value gas fillof and 0.36, energy cf. EN410. glass.as4)6-15-4, Glazing unit select 0-value of 0.36, cf. EN410. 4) Glazing

Micro-lamellas in glazing Conventional exterior Conventional exterior in glazing Micro-lamellas exterior solar exterior shading solar shading solar shading replacesolar shading replace

Provides effective shading Micro-lamellas in glazing Micro-lamellas in glazing Provides effective shading when most needed replace exterior solar replace shadingexterior solar when most needed shading Incoming solar irradiation

B C

Incoming solar irradiation

C Reflected solar irradiation

Reflected solar irradiation

Heat diverted to surroundings

Incoming solar irradiation

Incoming solar irradiation Transmitted solar irradiation

with effective MicroShade™ Provides effectiveFacade shading Provides Facade with shading MicroShade™ when most needed when most needed

= g-value

Transmitted solar irradiation

Reflected

= g-value solar irradiation

Transmitted Transmitted heating contribution heating contribution Heat diverted Heat diverted to surroundings to surroundings

Transmitted solar irradiation

A Transmitted solar irradiation

Reflected solar irradiation = g-value

Transmitted heating contribution Heat diverted to surroundings

Facade with MicroShade Fac

= g-value

Transmitted heating contribution

B and temperature daylight conditions indoorsconditions A - Comfortable Atemperature - Comfortable and daylight indoors temperature A A - Comfortable A - High purchase price A - High purchase price Unrestricted view - Unrestricted A - MicroShade™Areflects - Unrestricted view solar and reflects heat irradiation - MicroShade™ solar and heat irradiation - MicroShade™ reflects solarview and heat irradiation A - MicroShade™ reflects- A solar and heat irradiation - Transparent MicroShade™ layer replaces exterior lamellas A Transparent MicroShade™ layer replaces exterior lamellas Transparent MicroShade™ layer replaces exterior lamellas A A Transparent MicroShade™ layer replaces exterior lamellas A - Requires maintenance - Requires maintenance - Aesthetic facade of exterior solar - free Aesthetic free ofinexterior shading B the - Most shading when theshading sun is high in the the sun sky is (summer) Bin the B - Aesthetic facade free Bof e- Most when high in the sky (summer) - Most shading when thefacade sun is highshading the sky solar (summer) - Most shading when sun is high sky (summer) Layer fitted during production of the glazing pane B Layer fitted during production of the glazing pane Layer fitted during production of the glazing pane Affects aesthetics B B Layer fitted during production of the glazing pane - Affects aesthetics B - No -maintenance - No maintenance - Least shading when theshading sun is low – more heating - No maintenance - Least when the sun is low – more -heating Least shading when the sun is low – more heating Least shading when the sun is low – more heating - Layer structure - Restricted viewconsists from inside Layer of micro-lamella structure consists of micro-lamella structure contribution (winter) B consists C of- micro-lamella C - Layerstructure inside cleaning of-glass contribution (winter) (winter) B - Restricted viewC from C - Layer consists of micro-lamella Easy cleaning of glass contribution (winter)- Easy contribution - Easy cleaning of glass -

FIGURA 40: Processo di creazione della tecnologia MicroShade. Environmentally - Sustainable Solar Shading in Facade Glazing, MicroShade, Hansen

Le lamelle sono invisibili all’occhio umano anche a distanza ravvicinata non ostruendo la vista verso l’esterno degli utenti. Le lamelle sono in metallo e il sistema di ombreggiamento non prevede alcun movimento, sono quindi fisse. Esiste inoltre una tipologia di MicroShade che prevede l’integrazione con le lamelle inclinate di celle solari che permettono cosi di apportare guadagni termici. Un'altra tipologia di vetri intelligenti sono i vetri attivi che sono caratterizzati da una stimolazione esterna, come la diffusione di un campo elettrico, calore o ionico. Un esempio sono i vetri elettrocromatici. Questa tipologia di vetro e’ caratterizzata da una stimolazione esterna, come la diffusione di un campo elettrico, calore o ionico che altera le proprietà ottiche. Questa tipologia di vetri e’ regolabile da parte dell’utenza.

“ […] PhotoSolar e’ un fornitore di un nuovo sistema di ombreggiamento integrato all’interno delle finestre chiamato MicroShade. E’ costituito da una lamiera sottile con micro perforazioni inclinate. Il PVLab ha una lunga esperienza nella lavorazione e nella fabbricazione di celle solari ad alta efficienza caratterizzato da pellicole sottili su diversi strati come vetro, metallo e plastica.[…] .” J. Bailat, Christophe Ballif, Thin film silicon solar cells in a semi-trasparent micro-structured metal substrate configuration. 10

I vetri elettrocromatici sono formati da molecole che possono cambiare il loro colore durante i processi chimici a cui sono soggetti. I vetri possono essere formati da materiale organico e inorganico, inoltre sono caratterizzati da una sovrapposizione di pellicole. Il tempo di commutazione visiva di queste molecole varia da una manciata di secondi a qualche minuto, a seconda dell’intensità di tensione a cui sono soggette. Alessandro Cannavale, Giles Eperon, Pierluigi Cossari e Antonio Abate, stanno sviluppando una tipologia di vetro in grado di autoalimentarsi, ma stanno approfondendo il tema della trasparenza del vetro che, a causa dello strato fotovoltaico, rende il vetro non particolarmente trasparente.11 Con l'utilizzo di un gas specifico all’interno delle finestre, si ha una alterazione di colore e di trasparenze. Il livello di trasparenza dipende dal volume di idrogeno presente nello strato. Attraverso l’inserimento di ossigeno diluito all’interno della finestra si ha un miglioramento della sua trasparenza. Viene così definito il vetro con gas cromatico. Il materiale gas cromatico e’ l’ossido tungsteno. Date le caratteristiche tecniche di questa tipologia di finestre, hanno bisogno di maggiore controllo e, anch’esse, sono caratterizzate da una sovrapposizione di pellicole. Invece, le finestre caratterizzate da particelle sospese (LP) e cristalli liquidi (LC) sono controllate da dispositivi elettroattivi che alterano la disposizione delle particelle creando cosi’ una reazione che porta con se la trasparenza dei vetri.Le particelle sospese riescono ad assorbire l’energia proveniente dal sole e ridurre la trasmissione luminosa, mentre i cristalli liquidi impediscono la diffusione della luce risultando di un colore bianco translucido. Le finestre SP sono composte da una sovrapposizione di strati (3-5) la cui trasparenza dipende dalla densità delle particelle interne e dal fluido interposto tra gli strati. La reazione delle particelle nel rendere il vetro trasparente e’ molto più veloce rispetto ai vetri elettrocromatici, ma richiesta di energia da parte di SP e’ superiore rispetto quest’ultimo. Le finestre invece LC sono preferibili in caso di privacy, infatti, hanno bisogno di una notevole potenza per diventare completamente trasparenti.

Alessandro Cannavale, Giles Eperon, Pierluigi Cossari, Antonio Abate, Perovskite photovoltachromic

cells for building integration, Energy & Environmental Science, Aprile 2015

4. 4.1

DEFINIZIONE DI UNA METODOLOGIA DI VERIFICA DEL COMFORT VISIVO E FABBISOGNO ENERGETICO PER ILLUMINAZIONE ARTIFICIALE INTRODUZIONE Come si può progettare un ambiente confortevole? Quali sono i parametri da tenere in considerazione? Come vanno pensati gli spazi? Posso valutare il comfort visivo e fabbisogno energetico su ambienti esistenti? I vantaggi nell’utilizzo di luce naturale nei progetti sono indubbiamente validi, ma vanno tenute in considerazione anche le problematiche legate a questa scelta, come: surriscaldamento estivo, abbagliamento, continua variazione nei livelli di illuminamento, perdita di calore dalle finestre, ecc.. La luce del sole è in continuo mutamento e questa diversità nei livelli dell’illuminamento può essere un fattore determinante per il comportamento degli utenti che vivono lo spazio. Un utente, infatti, può non sentire l’esigenza di dover accendere la luce artificiale se in un determinato punto si ha un illuminamento sufficiente e contemporaneamente si garantisce un livello accettabile anche nelle aree circostanti. E’ quindi indispensabile che alle spalle ci sia una progettazione attenta e che sia in grado di gestire tutte le variazioni che la luce naturale ha nel corso dei giorni e delle stagioni. Prima di pensare ai volumi del progetto e necessario capire la localizzazione del luogo di progetto. Innanzitutto la latitudine è influente in quanto, a seconda della distanza dal luogo considerato all'equatore varia l'intensità luminosa. (Equatore 18000 lux, Polo nord/sud 3000 lux) Sfruttare il naturale percorso del sole per la creazione di ambienti è fondamentale perché si va a sfruttare una fonte naturale in grado di portare un netto miglioramento nel vivere un determinato ambiente, sia da un punto di vista fisico che psicofisico. ( vedi 1.4) Seguendo il percorso del sole è possibile creare spazi all’interno del progetto con diverse funzioni. A est, ad esempio, il Sole sorge e quindi durante la mattina si avrà una luce intensa, utile per ambienti che svolgono funzioni operative importanti o maggiormente vissuti, come uffici e reception. Va però messo in considerazione anche il fatto che a est e ovest l'inclinazione del sole può essere bassa, avendo anche una direzione dei raggi solari orizzontali. Per questo motivo è più problematico l'ombreggiamento degli ambienti. A nord, invece, si può anche non progettare sistemi di ombreggiamento in quanto non risentirà mai della luce diretta del sole. A sud l'altezza del Sole sarà sempre alta rendendo più semplice la gestione dell'ombreggiamento.(Figura 41) Questi aspetti, che ricadono nell'architettura tradizionale, è indispensabile tenerli come fondamento del progetto. Di pari passo, però è fondamentale pensare a un involucro edilizio che sia coerente con comfort visivo e risparmio energetico. E’ corretto affiancare un idoneo sistema di 69

ombreggiamento durante la fase progettuale che sia dinamico, che riesca a interfacciarsi con tutte le variazioni della luce del sole durante l’anno, oppure progettare ombreggianti fissi attraverso sporgenze. L’utilizzo di sistemi di ombreggiatura, oltre a risolvere dei disagi visivi agli utenti permette anche il miglioramento delle condizioni termiche degli spazi evitando l’effetto serra. Inoltre, un rilascio graduale della potenza luminosa assorbita dalle vetrate permette il mantenimento di una temperatura confortevole all’interno degli ambienti. Le innovazioni e le conseguenti proposte commerciali dei vetri e dei sistemi di oscuramento sono fortemente stimolanti. (cap. 4) La trasmissione luminosa dei vetri è fondamentale per il comfort visivo degli utenti e per il fabbisogno energetico di un edificio. Infatti, utilizzando trasmissioni luminose elevate si va ad aumentare la quantità di luce in ingresso e di conseguenza si va ad aumentare il fattore medio di luce naturale, introdotto dalla normativa con Circolare Ministero Lavori Pubblici n. 3151 del 22/5/67 (cap. 2.2.2) ed ad abbattere i consumi energetici poiché questa tipologia di vetro è confermata anche dai vetri tripli che hanno un’ottima efficienza termica. L’edilizia moderna cerca di creare edifici in cui l’impatto estetico e la funzionalità siano sempre migliori. Per soddisfare il comfort abitativo e energetico si fa ricorso a pacchetti murari con spessore elevato. Per questo motivo, in corrispondenza delle finestre, si va a diminuire l’ingresso di luce naturale e la porzione di cielo visibile da parte degli utenti. Questo aspetto può essere risolto andando a creare delle strombature verso l’esterno in corrispondenza delle finestre, come si faceva negli edifici medioevali e poi utilizzati anche da grandi architetti come Gaudì. Una scelta architettonica di questo tipo è impattante per quanto riguarda la facciata degli edifici e può essere un motivo architettonico che va a caratterizzare l’involucro murario rendendolo particolare ed accattivante.1 La normativa italiana (Decreto Ministeriale del 5/7/75) dispone ai professionisti delle relazioni da rispettare, che però, non bastano a realizzare un ambiente confortevole : “[..]Per ciascun locale di abitazione, l’ampiezza della finestra deve essere proporzionata in modo da assicurare un fattore di luce diurna medio non inferiore al 2%, e comunque la superficie finestrata non dovrà essere inferiore a 1/8 della superficie del pavimento”.2 La metratura dei vari ambienti è fondamentale e va calibrata con idonee aperture che vanno messe in relazione con l’area dell’ambiente analizzato. La profondità degli ambienti, infatti, non deve essere superiore a 2,5 volte l’altezza delle finestre. Se ciò non avviene, si avrà sicuramente una zona buia nella parte più lontana alla finestra che può ricoprire funzioni di passaggio all'interno dell'ambiente. Quindi, la disposizione delle aperture altera anche la fruizione degli spazi e le loro funzioni. E’ sbagliato disporre funzioni che richiedo un certo livello di illuminamento in zone buie perché si andrebbe a creare un ambiente di scarso comfort sia visivo che psico-fisico. Qualora si abbia a che fare con spazi ampi, come ad esempio open space, è necessario predisporre più aperture, possibilmente disposte su più facciate in modo da riuscire ad illuminare l’intera area di lavoro. Se vi è la possibilità, predisporre un pozzo di luce che sfrutti la luce zenitale che ha una intensità 3 volte maggiore rispetto alla luce diretta e indiretta del sole. Con queste semplici accortezze sarà possibile creare ambienti lavorativi che massimizzano l’apporto gratuito di luce naturale a vantaggio del risparmio economico in quanto l’utente non ha la necessità di usufruire di luce artificiale.

1 Alastair Robinson, Stephen Selkowitz, Tips for Daylighting with Windows, Environmental Energy Technologies Division, October 2013 2 Decreto Ministeriale 5/7/75, art.5

Un altro aspetto rilevante è non solo dove si dispongono aperture in relazione all’area dell’ambiente, ma anche la loro geometria. Infatti, utilizzando finestre rettangolari o a nastro, l’illuminamento non riesce ad illuminare l’intera profondità della stanza, sono quindi preferibili finestre alte che riescono ad illuminare profondità più elevate. E’ però sconsigliabile utilizzare finestre o aperture che occupino un’intera parete perché provocherebbero problemi di abbagliamento agli utenti qualora non fosse previsto alcun tipo di ombreggiamento; con questa scelta, però, sicuramente si andrebbe ad illuminare l’intero ambiente.(Figura 42) Nell’architettura moderna è sempre più frequente l’utilizzo di edifici completamente vetrati che hanno indubbi vantaggi per quanto riguarda il contatto con l’esterno. Sono stati fatti numerosi studi su come l’esterno e il suo proseguimento alteri la concezione e il vivere un ambiente; gli utenti sono molto più produttivi e il cervello è molto più stimolato poiché a contatto con l’esterno. Una volta deciso come distribuire l’illuminamento all’interno di un ambiente è possibile procedere con un layout dello spazio andando a esplicitare le funzioni che vanno ricoperte. Per progettare le postazioni di lavoro di uno studio, o un open-office, è necessario conoscere le esigenze degli utenti. Disporre aperture alle loro schiene, comporterebbe l’automatica creazione di ombre che andrebbero a danneggiare la vista sul loro piano di lavoro. Questa scelta è contro produttiva poiché va ad alterare i profitti psico-fisici e l’automatico azionamento di luce artificiale poiché la luce naturale diventa insufficiente. Disporre, invece, aperture frontalmente all’utente comporterebbe problemi d’abbagliamento qualora non sia predisposta un idoneo metodo di ombreggiamento. Finestre disposte ai lati degli utenti sono molto più funzionali, per la precisione, luce che arriva alla sinistra degli utenti riesce a illuminare il piano di lavoro non ricorrendo cosi all’illuminazione artificiale. Se l’apertura fosse disposta a destra dell’utente, ipotizzando che scriva con la mano destra, essa stessa fa ombra sul foglio andando a creare disagio all’utente. (Figura 44) L’abbagliamento è un disturbo temporaneo della vista generato dalla presenza di eccessiva illuminazione puntuale per erronea distribuzione della luce. La presenza di fonti luminose nelle vicinanze delle più comuni direzioni di osservazione può dare luogo a questo fenomeno. Esso è spesso riscontrabile nella vita di tutti i giorni e crea danni all’organo visivo a lungo andare. L’abbagliamento può essere di vari tipi(Figura 43): Abbagliamento debilitante E' un peggioramento della vista istantaneo, temporaneo, che impedisce una visione chiara dell’ambiente per pochi secondi in quanto non si lascia tempo all’occhio di abituarsi a una sorgente luminosa cosi forte. Abbagliamento fastidioso Provoca un effetto di disagio all’utente, non da un punto di vista visivo, ma difficoltà nella concentrazione, apprendimento e risvolti fisici fastidiosi, come cefalee, nausee e occhi secchi. Abbagliamento diretto E' causato da una o più fonti luminose situate nella direzione dell'osservatore. Abbagliamento indiretto E' causato da una o più fonti luminose la cui direzione non coincide con quella dell'osservatore. dell'osservatore. 71

Abbagliamento riflesso E' prodotto dalla riflessione di una o più superfici che ricevono luce da fonti interne e esterne. Il discomfort visivo legato a questo fenomeno viene immediatamente riconosciuto dall’utente quando si tratta di abbagliamento fastidioso. Il discomfort visivo legato a questo fenomeno viene immediatamente riconosciuto dall’utente quando si tratta di abbagliamento fastidioso. L'occhio umano è in grado di lavorare con contrasti di luminanza pari a 1:1000 ma necessita di tempo per potersi abituare da una situazione a un'altra. Il tempo necessario all'occhio umano per adattarsi a valori alti di luminanza dipende dalla posizione delle fonti luminose, infatti, se essa si trova affianco ad un'altra superficie avente luminanza nettamente inferiore, l'occhio non ha alcun tempo per potersi adattare. Sono tre i fattori che sono riconosciuti come responsabili del comfort visivo e sono:3 • I livelli luminosi devono essere differenti a seconda della funzione svolta; • E' definito contrasto la formulazione di fonti luminose con intensità elevate; sono da evitare contrasti eccessivi perché non portano alla comprensione dello spazio; • L'abbagliamento è indesiderato perché impedisce di vedere in modo chiaro gli oggetti. Le caratteristiche fotometriche dei materiali utilizzati all'interno dell'ambiente, che vengono quindi colpiti dall'ingresso di luce naturale sono fondamentali per comprendere la qualità della luce e dello spazio. Una volta che il raggio solare entra all'interno dell'ambiente, va a colpire le diverse superfici che lo compongono: una parte viene assorbita e una parte riflessa con una nuova variazione della distribuzione spettrale e direzione dei raggi luminosi. 4 In altre parole, la luce che colpisce il piano di lavoro è influenzata da: • Geometria dell'ambiente • Proprietà dei materiali che il raggio solare incontra da quando attraversa la superficie vetrata della finestra a quando colpisce il piano di lavoro. Scoprire le caratteristiche fotometriche dei materiali utilizzati in edilizia è però difficoltoso e chiederebbe una strumentazione costosa per compiere un'indagine che non desterebbe particolare interesse da un punto di vista generale. Per questo motivo si sono suddivisi i vari materiali in categorie caratterizzati da un numero limitato di parametri. (Figura 45) Si parla quindi di: I. Materiali perfettamente speculari Sono materiali per i quali non si ha alcuna diffusione del raggio solare e quello che emerge (riflesso o trasmesso) forma un angolo rispetto alla normale alla superficie uguale all'angolo di incidenza. II. Materiali perfettamente diffondenti Il raggio solare emergente (riflessa o trasmessa) è una sfera. La classificazione dei differenti materiali dipende dall'angolo di dispersione δ: – Diffondenti: 45° < δ < 60°; – Diffusione ampia: 15° < δ < 45°; – Diffusione stratta: 0° < δ < 15°; – Speculari: δ = 0° cioè in assenza di totale diffusione; – Diffondenti speculari: i due componenti coesistono; – Complessi: flusso emergente forma un solido fotometrico molto irregolare e con discontinuità; 3 Boduch, M. & Fincher, W. Standards of Human Comfort: Relative and Absolute. Meadows Semina,The University of Texas at Austin, School of Architecture. CSD, Centre for Sustainable Development, 2009 4 F. Gugliermetti, F. Bisegna, L. Monti, Linee Guida per l'utilizzazione della luce naturale, La Sapienza Università di Roma, Dipartimento di Fisica Tecnica,Report RdS/2010/,

Nessun sistema di ombreggiamento

NORD Angolo solare basso Difficile da controllare

Estate Edificio

OVEST

Angolo solare basso Difficile da controllare

EST

Inverno

Angolo solare alto Facile da controllare

SUD FIGURA 41: Percorso solare: relazione tra punti cardinali, altezza del sole e stagioni. Gli ambienti esposti a est e ovest sono soggetti a radiazioni solari difficili da gestire ed è preferibile limitare le superfici vetrate in queste posizioni. A sud gli ambienti sono ben illuminati e la radiazione solare è più semplice da controllare, mentre a nord non è necessario alcun tipo di ombreggiamento perchè non risente della luce diretta del sole.

Pianta

Lf <2,5h Sezione

<2,5h

Estate Edificio

OVEST

Forma Formadelle delleaperture aperture EST

Inverno

Apertura orizz Apertura ori

Angolo solare alto Facile da controllare

SUD

Maggiore efficacia Maggiorevicinanz efficac immediate immediate vicina dell’apertura dell’apertura

Pianta

Apertura ve Apertura

<2,5h Sezione

Maggiore penetra Maggioredella penet profondità lu profondità della

Distribuzione più Distribuzione omogenea dellapiù lu omogenea della

FIGURA 42: In alto è rappresentata la distribuzione dell'illuminamento con aperture orizzontali illuminando la zona limitrofa all'apertura; in basso è rappresentata la distribuzione dell'illuminamento con finestra verticale che risulta più efficace e omogenea.

<2,5h

FIGURA 43: A sinistra è rappresentato l'abbagliamento diretto, mentre a destra l'abbagliamento riflesso.

FIGURA 44: Rappresentazione di differenti distribuzioni di postazioni di lavoro. Nella prima disposizione a sinistra gli utenti sono abbaglianti se non è prevista alcuna tipologia di ombreggiamento. Nella seconda disposizione la postazione di lavoro è mal disposta perchè gli utenti si fanno ombra da soli, andando a ombreggiare il piano di lavoro rendendo necessario l'utilizzo di illuminazione a tavolo, ad esempio. La terza postazione, in basso a sinistra è ben illuminata e non necessitano di luce artificiale perchè il loro campo visivo è ben illuminato. Nell'ultima rappresentazione la postazione di lavoro è leggermente ombreggiata dal braccio dell'utente (se scrive con destra) andando a creare un lieve discomfort.

– Variabile con l'angolo di incidenza e con direzione. Per caratterizzare i differenti materiali è spesso sufficiente: • • •

Categoria Colore Coefficiente di rinvio o di trasparenza

Per questo motivo è importante anche progettare il colore delle pareti, cercando di diffondere la luce in modo corretto e di non sottostimare l’ambiente. Utilizzare colori chiari migliora la percezione visiva dell’utente rendendolo un ambiente stimolante. La calibrazione di superfici riflettenti è ottimale poiché riesce a massimizzare l’apporto di luce gratuita e artificiale all’interno dell’ambiente.

RIFLESSIONE

TRASMISSIONE SPECULARE δ=0

DIFFUSA 45° < δ < 60°

SEMIDIFFUSA FASCIO LARGO 15° < δ < 45°

SEMIDIFFUSA FASCIO STRETTO 0° < δ < 15°

FIGURA 45: Schematizzazione della trasmissione e riflessione luminosa delle differenti categorie.

4.2

PARAMETRI DI STUDIO Per cercare di comprendere la qualità di comfort visivo e fabbisogno energetico di un ambiente si è cercato di studiarlo intrecciando le richieste normative e gli studi su qualità di comfort visivo svolti fino ad oggi. Un quadro normativo è indispensabile per poter comprendere le richieste e i parametri minimi da valutare. Il primo parametro è il fattore medio di luce diurna che con il Decreto Ministeriale del 1975 si è iniziato a stimare un suo valore minimo da rispettare. In generale: FmLD < 0,3% insufficiente 0,3% < FmLD < 2% discreto 2% < FmLD< 4% buono FmLD > 4% ottimo Diverse normative sono state fatte per cercare di valutare il valore minimo di questo parametro che si differenzia a seconda della destinazione d’uso dell’ambiente. Questo coefficiente non dipende da caratteristiche geografiche o di orientazione, ma dalla geometria dell’ambiente da analizzare; il parametro dipende da: –Area delle aperture finestrate; –Coefficiente di riflessione luminosa dei vetri utilizzati; –Coefficiente di riflessioni delle superfici interne dei vari elementi che la compongono (pavimento, soffitto, pareti, arredo, ecc..); –Presenza di ostruzioni di qualsiasi genere, esterne o interne, che limitano la porzione di cielo visibile; –Stato di manutenzione delle superfici vetrate. E’ stato definito come il rapporto tra l’illuminamento di un piano orizzontale posto all’interno dell’ambiente da analizzare e il valore dell’illuminamento esterno dato dalla volta celeste in condizioni di cielo coperto, quindi, privo di ostruzioni. Per esplicitare questa relazione è necessario compiere dei rilevamenti nello studio con luxmetro, oppure, utilizzare software dedicati. Il rilevamento con luxmetro va organizzato preventivamente realizzando una griglia di punti da rilevare distribuiti sull’intera area di rilevamento, come descritto da UNI EN 12464. I punti devono essere ben distribuiti e calibrati. La normativa UNI EN 12464 non da alcun metodo di posizionamento dei punti di misura, ma si limita a dare valori minimi da rispettare. Il numero minimo di punti necessari per il calcolo dell’illuminamento è legato al valore K:

con : - a e b sono le dimensioni dell'ambiente (m) - h è la distanza tra la superficie illuminante e il piano di lavoro (m)

In UNI EN 10380 viene riportata una tabella in cui si trova corrispondenza tra il valore K e i relativi numeri di punti da rilevare. (Figura 46) Indice del locale K

Numero di punti

1-2

2-3

FIGURA 46: Valori di K. UNI EN 10380

Nell'esempio di pag. 78: a = 4m b=4m h = 1,2 m K = 1,3 quindi i punti da rilevare sono pari a 9. Una volta individuato il numero minimo di punti di rilevamento presenti in ogni ambiente, si è dato un metodo nella realizzazione della griglia rispettando il rapporto 1:2 dei lati delle maglie che la normativa UNI EN 10380 esplicita. I punti di rilevamento si trovano nel centro delle maglie della griglia.

Sensore

FIGURA 47: Grafico esemplificativo della definizione del fattore medio di luce diurna.

E’ fondamentale escludere una cornice di 50 cm dal filo interno delle pareti perché tale zona è colpita da luce diretta di alta intensità andando ad alterare la media dei valori. Se si vuole verificare o calcolare in un modo alternativo il fattore medio di luce diurna è necessario ricorrere alla formula esplicitata in UNI 10840:2007: (paragrafo 2.2.5)

ηm =

A f ⋅t ⋅ ε

(

Atot ⋅ 1− rm

)

⋅ϕ

Una volta calcolato bisogna verificare che il valore rispetti i limiti imposti dalla normativa italiana (UNI EN 12464). Nel calcolo della superficie vetrata è stato preso di riferimento l'approccio del calcolo del fattore illuminante introdotto nel Decreto Ministeriale del 1975.

CREAZIONE GRIGLIA SECONDO UNI EN 12464 CALCOLO NUMERO MINIMO DEI PUNTI DI RILEVAMENTO

- INSERIMENTO COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE DELLE SUPERFICI INTERNE DELL’AMBIENTE - INCLINAZIONE NORD - LATITUDINE - LONGITUDINE - OSTRUZIONI ESTERNE

3 - ILLUMINAMENTO MEDIO(Em) - FLDmin/FmLD - FLDmin/FLDmax

FmLD

- IMPOSTAZIONE CAMERA - IMPOSTAZIONE GIORNO, ORA, CONDIZIONI DI CIELO - ANGOLO FOCALE: 140°

STUDIO DEL CAMPO VISIVO ATTRAVERSO ANALISI DEI RAPPORTI DI LUMINANZA.

Un metodo alternativo è l’utilizzo di software dedicati che, riprodotto l’ambiente e, personalizzata l’inclinazione del nord, è possibile calcolare il fattore medio di luce diurna. Inoltre viene calcolato: – – – – – – –

Fattore di luce diurna minimo Fattore di luce diurna massimo Rapporto tra fattore di luce diurna minimo e fattore di luce diurna massimo Illuminamento minimo Illuminamento massimo Illuminamento medio Uniformità di illuminamento

FIGURA 48: Tabella riassuntiva dei valori limite del fattore medio di luce diurna.

I valori minimi del fattore medio di luce diurna dipendono dalla funzione dell'ambiente analizzato e dalla frequenza con cui è vissuto. Ambienti che ricoprono funzioni in cui ci sono utenti che svolgono determinate funzioni richiedono un valore superiore di fattore medio di luce diurna rispetto, ad esempio, a luoghi di passaggio o di frequentazione minima da parte di utenti. La normativa distingue inoltre i suoi valori minimi a seconda della struttura, se ospedale, scuole, civili abitazioni, ecc... (Figura 48) Nel corso degli anni la normativa ha cercato di specializzare il più possibile questo fattore indirizzando le scelte architettoniche.

Il software che è stato utilizzato è Relux. Relux è un software gratuito che permette non solo l'analisi della luce naturale, ma anche di quella artificiale, infatti è possibile inserire nei proprio progetti corpi illuminanti delle più grandi aziende leader mondiali nel campo dell'illuminazione. Il software ha una libreria online dalla quale è possibile scegliere corpi illuminanti specifici e successivamente viene stimato il prezzo, il consumo e l'effetto visivo delle proprie scelte. Attraverso il motore Raytracing è possibile studiare varie viste impostandole preventivamente. Raytracing è una tecnica di calcolo globale che mette in relazione gli oggetti con le diverse fonti luminose e riflessioni della luce grazie a specifici algoritmi. Esso è in grado di fornire non solo un'immagine render di buon livello, ma è in grado di analizzarla anche da un punto di vista numerico, ad esempio, esplicitando la luminanza nei diversi punti. Grazie a ciò è stato possibile analizzare e commentare l'effetto dell'abbagliamento in quanto l'Università di Bologna non disponeva di alcuna strumentazione dedicata. In Relux viene importata la pianta di ogni studio e successivamente si riproducono le pareti laterali, le aperture, arredamenti e personalizzazione delle varie superfici. Prima di avviare il calcolo è necessario impostare la griglia di calcolo che si è utilizzata per i rilevamenti. E' fondamentale specificare il piano di lavoro che si sta studiando e di default il software lo imposta a 80 cm, ma è possibile alterarlo. L'analisi della luce naturale può essere svolta sia attraverso isolinee che rappresentano la diversa graduazione della luce che colpisce le superfici, falsi colori o montagne 3d che permettono la comprensione in tre dimensioni di come viene distribuita la luce all'interno dell'ambiente analizzato. Riprodotta l'architettura dello studio, si può avviare il processo di calcolo da parte del software. Relux, per il calcolo della luce naturale, dispone quattro differenti calcoli: Solo percentuale diretta Utile per un calcolo approssimativo e di controllo. Permette di verificare solo la componente diretta del sole. Percentuale indiretta bassa Utilizzata per punti luce a irradiazione diretta oppure nel caso in cui le interflessioni delle pareti influiscono minimamente sull'illuminamento della superficie utile. Percentuale indiretta media Ha una precisione di calcolo media per punti luce con percentuale minima indiretta oppure per grandi spazi. Ideale per calcoli dell'illuminazione con luce naturale nella modalità standard. Percentuale indiretta alta Massima precisione di calcolo di molte interflessioni, adatta per punti luce con maggiore percentuale indiretta. Questa modalità di calcolo richiede al software tempistiche più dilatate. Per luce diretta si intende quella luce proveniente direttamente dal sole, che non si imbatte in alcuna superficie ed entra all'interno della zona studiata. Per luce indiretta si intende tutta quella luce riflessa da varie superfici, come pavimento, pareti, asfalto esterno. (par. 1.3) Il software ha reso possibile anche la relazione con la luce artificiale appunto. Sono stati inseriti corpi illuminanti fedeli con quelli installati sia nel loro posizionamento che nella scelta del corpo illuminante. 80

Relux permette di calcolare, in relazione ad orientazione e localizzazione della stanza, i consumi di luce artificiale facendo una media tra le condizione di cielo coperto e di cielo sereno (non tiene quindi conto della luce diretta). Questo è un calcolo puramente cautelativo perchè le condizioni degli studi sono sicuramente migliori nella realtà in quanto si vanno a relazionare con la luce diretta. La libreria dei materiali di Relux riesce a riprodurre tutti i tipi di materiali a seconda di texture, colore, trasparenza e riflettanza. Se si vuole inserire una determinata texture o foto è possibile importarli. Le tende che sono state riprodotte hanno caratteristiche che sono state valutate e messe in relazione con prodotti simili in commercio. Il materiale è leggermente trasparente permettendo l'ingresso della luce solare ed è stato possibile riprodurlo utilizzando materiale TRANS e modificando il colore. E' stato impossibile recuperare del materiale tecnico su metrature e materiali poichè la struttura è pubblica e il materiale non può essere reso facilmente fruibile. All’interno del comfort visivo viene compreso il parametro dell’abbagliamento. Questo fenomento viene studiato attraverso il software Relux. Individuate le postazioni di lavoro si procede con l'impostazione della telecamera a 1,2 m (altezza occhio umano) in cui si cerca di riprodurre la vista binoculare dell'occhio umano (Foto tot) Una volta riprodotta la vista degli utenti, si va ad analizzareil rapporto tra le luminanze in punti diversi del campo visivo. Giorgio Palladino, in Manuale di Illuminazione, riporta la normativa ISO 8995:2002/CIE S 008/E:2001 Lighting of Indoor Work Places, in cui si esplicitano i requisiti per una buona illuminazione anche da un punto di vista quantistico. In tale normativa si vanno ad esplicitare i rapporti di luminanza tra le diverse zone, ad esempio:1

1 Lcv ≤ <3 3 Lsf

Con Lcv la luminanza del compito visivo e Lsf la luminanza della superficie di sfondo adiacente rispetto al compito visivo. Invece, il rapporto tra compito visivo e superfici di sfondo deve essere:

1 Lcv ≤ < 10 10 Lsf

In questo caso Lsf è il valore della luminanza della superficie lontana di sfondo. Gli standard Europei, inoltre, limitano i valori di luminanza a 1000 cd/m² per ambienti di lavoro con presenza di videoterminali.2

1 2

Giorgio Palladino, Manuale di Illuminazione, Tecniche nuove, 2005 ISO 8995:2002/CIE S 008/E:2001 Lighting of Indoor Work Places

Valori di illuminamento consigliati dalla CIE Tipo di destinazione (attività)

illuminamento (lux)

Myriam Aries riporta un'esperimento svolto in un edificio di uffici in Olanda. L'esperimento industriali 20-30-50 prevede l'analisi di due Aree ufficiesterne identici, sia per geometria che per superfici e layout, con l'unica Zone di passaggio e di sosta temporanea 50-100-150 differenza che uno era vissuto dagli utenti aventi differenti caratteristiche (maschi, femmine, con occhiali, senza occhiali..). Il processo prevedeva la100-150-200 simultanea analisi dello studio privo Ambienti di lavoro occupati saltuariamente di persone con quello Prestazioni quello vissuto. Ogni 40 minuti veniva monitorato l'illuminamento e la visive semplici 200-300-500 luminanza e al termine del tempo gli utenti dovevano compilare un questionario in cui si Prestazioni visive medie 300-500-750 andava ad analizzare tutti i fattori non visibili. All'interno del questionario era chiesto anche Prestazioni visive elevate per compiti difficili 1000-1500-2000 la loro qualità del sonno, parametro che non è possibile riscontrare con la strumentazione Prestazioni visive elevate per compiti di 2000 che avevano a disposizione. particolare qualità

Gli utenti che vivevano l'ufficio erano in tutto 29 in estate e 32 in inverno rendendo il Equilibrio delle luminanze questionario molto più concreto con possibilità di stimare il comportamento delle persone. solo una parte del campo visivo di un osservatore è occupata dal compito visivo. Da questo Generalmente esperimento emerge che in stanze buie il limite di luminanza è 1000 cd/m², L’occhio si adatta ad una luminanza intermedia tra quella del compito visivo e quella degli altri elementi presenti all’internoildel campo visivo.è 1000/1500 cd/m². mentre in stanze illuminate massimo E’ importante allora che non si vengano a creare eccessivi contrasti luminosi nel campo visivo i quali possono far diminuire – o debilitare la capacità dell’occhio di distinguere gli oggetti dal loro sfondo e di percepire i dettagli. La presenza di eccessivi contrasti di luminanze , infatti risulta spesso affaticante per la vista degli occupanti, anche quando questi non avvertono coscientemente l’esistenza di alcun elemento di disturbo. Si utilizza come parametro il massimo rapporto tra i valori della luminanza delle diverse superfici comprese nel campo visivo.

L'area critica del compito visivo è delimitata da un angolo di 30° che riproduce la vista binoculare dell'uomo. (Figura 50) Il campo visuale per una vista binoculare si estende verticalmente per 130° e orizzontalmente per più di 120°. Valori limite dei rapporti tra le luminanze dello sfondo e del compito visivo secondo CIE (UNI 10380) Rapporti limite di luminanza prescritti

Classe ambiente X

Tra compito visivo e superfici più scure adiacenti (max.)

3/1

5/1

Tra compito visivo e superfici più chiare adiacenti (min.)

1/3

1/5

Tra il compito visivo e le superfici lontane più scure (max.)

10/1

20/1

Tra il compito visivo e le superfici lontane più chiare (max.)

1/10

1/20

Tra apparecchi di illuminazione e superfici adiacenti (finestre, lucernai, ecc.) (max.)

20/1

Ovunque entro il campo visivo (max.)

40/1

FIGURA 49: Rapporti di luminanza nel campo visivo. La classe X indica ambienti con riflessioni controllate; la classe Y si riferisce ad ambienti in cui la riflessione delle zone vicine alle aree di lavoro possono essere controllate; la classe Z è relativa agli ambienti in cui è possibile controllare le riflessioni e dove è difficile modificare le condizioni ambientali. Giorgio Palladino, Manuale di Illuminazione, Tecniche Nuove, 2005

E' corretto analizzare il comportamento del sole in relazione all'ambiente analizzato in differenti periodi e condizioni meteo. Per lo studio intrapreso sono state valiate le seguenti ipotesi: – Cielo coperto secondo norme CIE – Cielo sereno e soleggiato (per stimare anche luce diretta)

FIGURA 50: Riproduzione della vista binoculare umana con relativa angolazione.

I giorni coincidono con i solstizi: – 21 giugno – 21 settembre 82

– 21 dicembre Il giorno 21 marzo non è stato analizzato poiché già riprodotto con la condizione del 21 settembre, infatti, in questi giorni, il sole ha il medesimo comportamento. Per ogni giorno sono stati studiati tre differenti fasce orario: – 9:00 – 12:00 – 15:00 Una volta riprodotte le viste, andando con il cursore su qualsiasi punto dell'immagine, viene calcolata la luminanza. E' stato segnato con un cerchio giallo, il campo visivo centrale che riproduce l'angolo di 30°. I punti di rilevamento della luminanza sono stati scelti appartenenti al campo visivo centrale e a quello generale personalizzandoli per ogni vista. Per riuscire ad avere una visione completa dell'ambiente progettato o che si sta analizzando, attraverso Relux è possibile comprendere i suoi consumi, infatti permette di valutare la quantità di luce artificiale richiesta dall'ambiente per soddisfare i limiti di legge per quanto riguarda illuminamento; ciò è reso possibile dal comando economicità. Attraverso questo calcolo viene valutata una media tra la percentuale di cielo coperto e cielo sereno in un determinato luogo. Preventivamente al calcolo è stata impostata l'illuminazione artificiale dell'ambiente esistente cercando di ricrearla sia da un punto di vista spaziale che operativo. Una volta inserito nel software la potenza installata, il FmLD dell'ambiente da mantenere e la tipologia di accensione della luce, se in on-off (gli utenti accendo e spengono la luce in modo autonomo e a seconda delle loro esigenze) oppure dimmerabile (attraverso dei sensori la luce artificiale viene calibrata assieme a quella naturale abbattendo cosi i costi) vanno inseriti i parametri di "vita" dell'ambiente. Vanno inserite le abitudini degli utenti e i periodi di frequentazione dell'ambiente: periodi di ferie, pause durante le ore lavorative, ore lavorative a settimana e il luogo di progetto. E' possibile inserire una località precisa ed in automatico riporta le percentuali mensili di presenza della luce.

Una volta analizzati questi parametri è possibile capire cosa succede durante un anno, quali sono le problematiche di un determinato ambiente. Avendo le ore di lavoro mese per mese, la percentuale di inutilizzo della luce artificiale, è possibile calcolare il fabbisogno energetico per luce artificiale. Di seguito viene riportata la tabella riassuntiva dei parametri utili per analizzare uno spazio, sia da un punto di vista di comfort visivo e sia da un punto di vista energetico. (Figura 51) Interessante è il confronto del consumo energetico tra due differenti modelli: un modello riproduce l'ambiente privo di ombreggiamenti e un altro modello, invece, riproduce l'ambiente con le aperture totalmente oscurate. Questo è utile poiché si mette a confronto il consumo del medesimo ambiente nelle due condizioni estreme: uno rappresenta il consumo massimo che può avere e l'altro il consumo minimo. Da questo confronto emergerebbe l'importanza della luce naturale nei riguardi anche dell'ambiente abbattendo in modo significativo i consumi poiché Relux permette questo tipo di valutazione.

Nel caso in cui si stia valutando un ambiente esistente, è necessario tenere in considerazione la presenza di eventuali ombreggiamenti; la loro riproduzione risulta indispensabile per compiere valutazioni di qualità. La presenza di tende può alterare la vita all'interno dello spazio. Il loro utilizzo porta

- IMPOSTAZIONE CAMERA - IMPOSTAZIONE GIORNO, ORA, CONDIZIONI CIELO delle conseguenze, non solo da unDIpunto di vista psico-fisico (limitando la vista verso ANGOLO FOCALE: l'esterno), ma anche una alterazione nel livello di illuminamento medio della stanza 140° di accensione luce artificiale. e conseguente necessità Nel caso studio che verrà analizzato, sono state valutate due situazioni diverse: I. Modello con finestre azionate al fine di risolvere abbagliamento; II. Modello senza tende

Queste sono considerazioni fatte per riuscire a comprendere al meglio il comportamento anche dell'uomo e valutare se conviene intervenire con soluzioni di più idoneo utilizzo.

STUDIO DEL CAMPO VISIVO ATTRAVERSO ANALISI DEI RAPPORTI DI LUMINANZA. ORIENTAMENTO: est LOCALITA': Bologna UTENTI: 2

Coefficiente riflessione pareti: 0,7 Coefficiente riflessione pavimento: 0,2 Coefficiente riflessione soffitto: 0,7 Coefficiente riflessione tavolo: 0,8 Trasmissione luminosa vetro: 78% GIORNO SIMULATO: 21 dicembre H: 15:00

17,8 cd/m2

1:35

621 cd/m2

27,1 cd/m2 1:5

5,81 cd/m2

104 cd/m2

18,3 cd/m2

1:2

8,14 cd/m2

VISTA UTENTE A: L'utente è soggetto al fenomeno dell'abbagliamento poiché la luminanza non è ben distribuita all'interno del campo visivo e i suoi rapporti non sono accettabili (1/35>1/10). Anche nella zona critica del campo visivo non è rispettato il rapporto massimo tra i valori di luminanza (1/5>1/3). VISTA UTENTE B: L'utente non è soggetto al fenomeno dell'abbagliamento. I rapporti di luminanza all'interno del campo visivo sono rispettati.

19,8 cd/m2 1:2

10,1 cd/m2

37,3 cd/m2

FIGURA 52: Esempio di analisi del fenomeno dell'abbagliamento attraverso i rapporti di luminanza con riferimento lo studio riportato a pag. 78

QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO 1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,84

1,76

1,68

19,20

103,592

132,8

174,768

120

184

168

176

160

174,064

115,808

73,416

1647,36

ORE DI LAVORO/100 ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

STUDIO 719_con tende

ORE DI LAVORO IN UN ANNO

272,64

21 giugno 9:00

ORE DI LAVORO

21 settembre 12:00

15:00

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

9:00

22 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

DISTRIBUZIONE ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,8) 200

Cielo sereno Cielo coperto

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux)

150

Cielo sereno Cielo coperto 100 ABBAGLIAMENTO

Utente 1 Cielo sereno 50

RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3) RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10) RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) 0 gennaio

febbraio

marzo

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

aprile

maggio

settembre

ottobre

novembre

dicembre

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE INZONA CUI LUCE ARTIFICIALE RAPPORTO LUMINANZE ESTERNA (<1/10) E’ SPENTA

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2) 14% Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3) RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10) RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO 86% (<1500 cd/m2) Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3) RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10) RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

Tabella 1-1 gennaio

febbraio

marzo

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre ANNO

GIORNI PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE GIORNI CON LUCE

Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO

ORE DI LAVORO PERCENTUALE CIELO DELL’ORARIO DI COPERTO LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

21 giugno

21 settembre

21 dicembre

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA ORE DI LAVORO IN UN ANNO CON LUCE ARTIFICIALE ACCESA POTENZA INSTALLATA (W) ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE Wh mensili

KWh mensili KWh/m2

FIGURA 51: Tabelle riassuntive dei parametri legati a comfort visivo ed energetico. Per una comprensione immediata KWh mensili è possibile riprodurre i dati attraverso grafici reperibili da Excell o software di calcolo.

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

GIORNI CON LUCE 4

APPLICAZIONE A UN CASO STUDIO

5.1

RILIEVO Il caso studio che è stato analizzato è la Sede Unica del Comune di Bologna. Il progetto architettonico è opera dello studio MCA-Mario Cucinella Architects. L'edificio fa parte di un grande piano urbanistico che prevede: la nuova stazione della TAV (Tredi ad alta velocità), un'implementazione dei servizi e spazi pubblici. Risultò quindi indispensabile creare un edificio di forte impatto architettonico. Questo edificio consente di raggruppare tutti i servizi municipali che prima erano sparsi in tutta la città in un unico grande complesso che attualmente accoglie 1300 dipendenti. La scelta di Mario Cuccinella è ricaduta su un complesso che si sviluppa in quattro volumi semiindipendenti di diversa altezza ma caratterizzati dal medesimo trattamento architettonico: tre blocchi ospitano funzioni diverse, mentre il quarto, separato dagli altri tre, è un parcheggio multipiano. Il complesso è caratterizzato da una grande piazza che crea un punto di incontro, di unione per la collettività. Questa è stata pensata a un livello inferiore rispetto al livello della strada così come i suoi ingressi. Il piano terra è caratterizzato da una serie di servizi e attività utili alla collettività. Lo sviluppo dei tre corpi è lineare, ossia senza alcuna sporgenza o particolare gioco volumetrico prevedendo le facciate interamente vetrate. Tutti e quattro i volumi sono uniti da un sistema articolato di frangisole in copertura; questo sistema è definito da MCA, una "vela" formata da un telaio di acciaio. Questa scelta architettonica è spesso riprodotta nei suoi lavori e si ritrova frequentemente anche in edifici di differenti architetti. Si è cercato di analizzare l'intero volume valutando il suo comportamento durante l'anno e il trascorrere delle ore inserendolo in Ecotect (software per valutazioni energetiche). Sono stati analizzati i giorni di solstizio e differenti orari per comprendere l'altezza del sole e le ombre che vengono generate. Successivamente sono stati scelti quattro differenti uffici. I quattro uffici si differenziano per metratura, esposizione, numero di utenti mentre il trattamento delle superfici interne è identico. Tutti gli studi sono al settimo livello della Sede Unica del Comune di Bologna in quanto era l'unico livello di più facile fruizione e anche più esposto alla luce in quanto solo alcuni uffici risentono degli altri corpi del complesso e del sistema di frangisole. Ogni ufficio scelto è stato rilevato sia per quanto riguarda la metratura e sia per la disposizione dell'arredo e postazioni di lavoro. Non sono state riprodotte le sole posizioni degli arredi, ma anche le loro cromie in quanto 87

ogni colore e superficie riflette diversamente la luce. La maggior parte degli studi sono a pianta rettangolare con una parete internamente vetrata. Gli studi sono tutti alti 2,7m come la parte vetrata. Il sistema di ombreggiamento presente è una combinazione tra due differenti cromie di tende a pannello: una più chiara utilizzata prevalentemente in inverno e una più scura utilizzata in estate, utile a scongiurare i raggi del sole più intensi. La metratura è variabile dai 9 m² fino ai 68 m² e vengono vissuti da massimo tre utenti. Riprodotti gli studi in autocad è stato poi possibile realizzare le griglie di calcolo per il fattore medio di luce diurna. Questa verrà impiegata per tarare i quattro differenti modelli nei tre differenti modi precedentemente descritti. La scelta del fattore medio di luce diurna deriva dal fatto che non risente di parametri particolarmente variabili, come il sole; è infatti calcolato in condizioni di cielo coperto durante il quale si ha un valore costante in tutte le direzioni dell'illuminamento. (par. 4.2) In seguito si è provveduto a realizzare una griglia di punti necessari per valutare l'illuminamento nei vari studi, cercando di suddividere l’ambiente in zone omogenee. La normativa UNI EN 12464 non da alcun metodo di posizionamento dei punti di misura, ma si limita a dare valori minimi da rispettare. Il piano di lavoro è stato preso in relazione al riferimento fisico che si è adottato alto 1,02m; su di esso è stato posto un luxmetro e si sono avviati i rilevamenti in tutti i punti scelti. Contemporaneamente all’esterno dell’edificio, in un punto che non risente l'influenza delle ombre, è stata posta un luxmetro che rilevasse i valori esterni dell’illuminamento ogni volta che si cambiava ambiente da valutare. I rilevamenti, infatti, hanno richiesto massimo 8 minuti per stanza, avendo così lievi alterazioni nel rilevamento dell’illuminamento esterno dato dalla condizione meteo di cielo coperto. Il rilevamento è stato realizzato alzando tutte le tende a pannello presenti negli ambienti e senza nessun utente al loro interno. Il luxmetro è una strumentazione composta da una parte fissa (strumento) e una parte mobile, esposimetro (sensore). Una volta che si posiziona il sensore in un determinato punto di una superficie o a una altezza, viene misurata la quantità di illuminamento che lo colpisce. L'esposimetro, quindi, risente della luce anche riflessa dall'ambiente circostante. Questo strumento viene utilizzato per verificare i valori di illuminamento in ambienti e sui luoghi di lavoro. Di seguito sono elencate le differenti superfici che caratterizzano gli uffici, sia per colore che per coefficiente di riflessione utilizzato nel software Relux. I parametri e i limiti utilizzati per l'analisi del seguente caso studio sono: – FLDmin/FLDmax > 0,16 da UNI 10840:2007 – FmLD > 1% da UNI 10840:2007 – Illuminamento medio (Em) > 500 lx da UNI EN 12464 (si sta valutando l'illuminamento su piano di lavoro con funzioni di "Scrittura, battitura testi, lettura, elaborazione dati"). – Emin/Emed>0,6 da UNI EN 12464 FINITURA

COLORE

RIFLETTANZA

SOFFITTO PAVIMENTO

DIFFUSE

0,7

DIFFUSE

0,2

PARETE

DIFFUSE

0,7

TAVOLO

DIFFUSE

0,7

ARMADIO CELESTE

DIFFUSE

0,6

ARMADIO VERDE

DIFFUSE TRANS

0,7

TRANS

0,3

TENDE INVERNALI TENDE ESTIVE

0,4

FIGURA 55: Tabelle riassuntiva dei materiali e colori delle superfici interne nel caso studio analizzato. Sono state riportate le tipologie di superfici, i colori e i relativi valori di riflettanza utilizzati.

FIGURA 53: Viste della Sede Unica del Comune di Bologna. Sulla sinistra vista dell'ingresso principale, in alto vista su via Domenico Svampa presa da The Plan, 030 (11-2008).

H 9:00

H 15:00

21 Marzo

21 Giugno

21 Settembre

21 Dicembre

FIGURA 54: Rappresentazione del percorso solare sul caso studio. Sono stati analizzati i giorni di sostizio (tranne quello autunnale che ha le medesime caratteristiche di quello primaverile) al mattino e al pomeriggio conoscendo le variazioni delle posizioni dell'ombra.

5.2

TARATURA MODELLO Dopo aver preparato la griglia di rilevamento dell'illuminamento è possibile vedere come la luce del sole viene distribuita all'interno degli ambienti in condizioni di cielo coperto. Successivamente, attraverso una media pesata dei valori dell'illuminamento è possibile calcolare il fattore medio di luce diurna. Per la taratura del modello in Relux si è tenuto come valore di riferimento il fattore medio di luce diurna calcolato come media pesata dei valori rilevati. Inserendo in Relux la pianta CAD si è proceduto a realizzare le pareti perimetrali, finestre e successivo arredo, dando a tutti gli elementi le loro caratteristiche geometriche e estetiche. Indispensabile è stato inserire il numero dei punti di rilevamento che sono stati utilizzati nella realtà. Relux di conseguenza riproduce la griglia. L'erronea impostazione della griglia porta a una diversa concezione dell'ambiente da parte del software; se non è coerente con il sistema che è stato utilizzato nella realtà si avranno sicuramente valori diversi dell'illuminamento minimo, massimo, medio e fattore medio di luce diurna. Di seguito viene riportato il calcolo del fattore medio di luce diurna per lo studio I.

FIGURA 56: Panoramica Studio I

FmLD Questo tipo di calcolo si basa sulle aree che vengono formate dai punti di rilevamento COME DEFINIZIONE ( ), dalla media pesata dell'illuminamento rilevato internamente ( ), dell'illuminamento esterno rilevato nel medesimo istante dei rilevamenti interni e in condizioni di cielo coperto, così come descritto nella definizione di fattore medio di luce diurna. ( Figura bo) a=8m b=6m

a⋅b 6⋅8 = = 1,27 h⋅ a + b 2,7⋅ 6 + 8

(

)

(

)

Con riferimento a figura 46, il numero minimo di punti di rilevamento è 9.

So = 2,28m2

Per il calcolo dell'illuminamento interno viene realizzata una media pesata dei valori rilevati sul piano di lavoro, posto a 1,02 m.

∑ S ⋅E S ⋅S∑⋅EE = S ⋅ ∑ E ∑ E = = = = 9⋅S ∑ 9⋅SS ∑S i

(

i m

(

i i

)

3,28⋅ 242++348 + 98 + 64 93+112+ 64 +50+51+ 38,64 + 41,1+ 3,28⋅ 330+ 271+330+ 242+271+ 348 +128 98 +128 + 93+112+ +50+51+ 38,64 + 41,1+ 47,2+ 46 +47,2+ 34,8446 + 34,84 = 221,6 = 221,68lx 29,52 29,52 90

68lx

E E = 5110lx FmLD =

Em EE

= 0,043 = 4,3%

FIGURA 57: A sinistra viene fotografato il luxmetro all'esterno della struttura, in modo tale che riesca a registrare l'illuminamento del cielo senza alcuna ostruzione. A destra sono rappresentati come esempio parti di punti di rilevamento all'interno di uno studio.

FmLD

UNI 10840 La normativa esplicita FmLD attraverso la seguente formula:

ηm =

A f ⋅t ⋅ ε

(

Atot ⋅ 1− rm

)

⋅ϕ

Nella formula sono stati inseriti i dati di progetto:

t = 0,68

la trasmissione luminosa dei vetri tenendo in considerazione sporco dei vetri.

Nel calcolo della superficie vetrata sono stati esclusi gli ingombri generati dai pilastri verticali e obliqui che caratterizzano la stanza. Inoltre è stata esclusa una fascia alta 0,8 m nelle superfici vetrate, come suggerito da NORMATIVA in quanto essa è molto ampia e si esclude la parte di vetro che non incide sul calcolo.

(

)

(

)

A f = ⎡⎣1,26⋅ 2,7 − 0,8 ⋅6 ⎤⎦ − 0,7⋅2,7 = 12,47m2

Nel calcolo delle superfici interne in cui la luce naturale si riflette sono state considerate le superfici del soffitto, pavimento, armadio, tavoli e vetri.

Atot = 183,56m2

Per i valori di coefficiente di riflessione, si fa riferimento a Circolare Ministero n. 3151 del 22 maggio 1954 che esplicita i valori differenziandoli per materiale e colore. (Figura 17)

FIGURA 17: A sinistra è riportata la tabella dei coefficienti di trasmissione luminosa a seconda dei vetri di progetto utilizzati, a destra è riportata la tabella con i valori di riflessione luminosa a seconda dei colori. Circolare Ministero Lavori Pubblici n. 3151 del 22/5/67

Ai−tavolo = 15,4⋅0,7 = 10,78m2

Ai−pavimento = 0,2⋅52,71 = 10,54m2 Ai−soffitto = 0,7⋅52,71 = 36,52m2

Ai−pareti = 17,03⋅2⋅0,7 = 23,84m2

Ai−armadiceleste = 0,45⋅4⋅1,03⋅2,22 = 4,11m2 Ai−armadiverde = 0,4⋅2⋅1,03⋅2,22 = 1,82m2

rm =

10,78 +10,54 + 36,52+ 23,84 + 4,11+1,82+ 2,22 = 0,47 15,4 +52,71+52,71+17,03+17,03+13,72+ 22,03

ε = 0,5 perchè non ci sono ostruzioni esterne e in base al grafico riportato nella normativa.

FIGURA 20: Tabella per calcolo di

ε , UNI 10840, UNI 10840, Luce e illuminazione, Locali scolastici, Criteri

generali per l'illuminazione artificiale e naturale, 2007

Quindi :

ηm =

0,68⋅12,47⋅0,9⋅0,5 = 0,039 = 3,9% 183,56⋅ 1− 0,47

(

)

Dal calcolo di Relux, impostando come metodo di calcolo percentuale indiretta media, cielo coperto CIE. Il software ha calcolato: FmLD = 3,91 %

FmLD

Si è impostato il giorno del rilevamento (18/11/2016), l'orario delle diverse misurazioni (a SOFTWARE RELUX seconda dello studio da analizzare), l'orientamento e l'inclinazione del nord. Per ottenere valori coerenti con il rilevamento svolto in loco è stato necessario dare ai vetri un valore di trasmissione luminosa pari a 78%. Dal confronto dei dati emerge una coerenza tra il calcolo effettuato da Relux e il rapporto tra illuminamento interno ed esterno durante i rilevamenti compiuti. La normativa non tenendo conto di una molteplicità di variabili, evidenzia una differenza superiore al 10%. Con questa motivazione si è accettato il modello realizzato con Relux. Realizzare un modello analitico coerente con la realtà permette di poter studiare l'ambiente 92

in tutti i periodi dell'anno, orari e differenti condizioni metereologiche.

348

242

271

330

112

128

38,64

34,83

47,2

41,4

FIGURA 58: Confronto tra rilevamento svolto durante una giornata di cielo coperto all'interno del caso studio e simulazione con software Relux.

La verifica dell’illuminamento sui piani di lavoro fatta tra Relux e i rilevamenti svolti è stata indispensabile per capire se il software aveva distribuito i valori in modo coerente. La verifica è stata svolta anche in condizioni di cielo sereno. Attraverso questa analisi è stato possibile valutare la grande variabilità dei valori dell'illuminamento che caratterizzano questa condizione meteo. La perenne alterazione dei valori è dovuta a molteplici fattori che sono impossibili da quantificare, gestire e soprattutto prevedere, come lo spostamento di una nuvola, il vento , ecc... Per valutare la qualità di un metodo di calcolo rispetto a un altro sono stati esaminati altri tre studi con differenti caratteristiche. Dal confronto è emerso che i valori ottenuti dai differenti metodi di calcolo si differenziano per più o meno 10-12% a eccezione dello studio II che presenta una triplice esposizione in 8580

13410

21120

13060

1513

660

742

753

725

506

541

538

362

412

449

470

FIGURA 59: Confronto tra rilevamento svolto durante una giornata di cielo sereno all'interno del caso studio e simulazione con software Relux.

cui non si ha una corrispondenza di valori accettabile per quanto riguarda la normativa e gli altri due metodi di calcolo. Questo però è comprensibile poiché la normativa dispone di un metodo approssimativo.

FIGURA 60: Planimetria del settimo piano della Sede Unica del Comune di Bologna con evidenziati gli studi esaminati.

Confronto FmLD Confronto FmLD

Studio I Illuminamento medio

Studio I

Illuminamento medio

Relux

ministero CircolareCircolare ministero lavorilavori 315122/7/1967 del 22/7/1967 pubblici pubblici n 3151ndel Illuminamento medio 7%

Studio II

4,3%

Relux

Illuminamento medio

Studio II

4,3%

Relux

Studio III

Studio III 6%

Studio IV 1%

Studio IV 3,1%

3,1%

3,9% 3,9%

6,1%

1,05%

3,7%

3,9% 3,9%

4,4%

1,4%

Circolare ministero lavori pubblici n 3151 del 22/7/1967

7% 5,25%

5,25% 3,5%

3,5%

1,75%

Studio I

Studio II

Studio III

Studio IV

FIGURA 61: Confronto valori FmLD calcolati attraverso illuminamento medio, Relux e UNI 10840 0% Di

seguito vengono riportati i calcoli che sono stati svolti da Relux. I Studio II Studio III Studio IV Il metodo diStudio calcolo utilizzato è luce indiretta alta, in quanto riesce a compiere un calcolo più veritiero della luce naturale a discapito delle lunghe tempistiche di calcolo. Sono stati creati tanti file quante sono le condizioni meteo, i giorni e le ore. In questo modo si riesce ad avere un quadro abbastanza chiaro sulle condizioni in cui gli utenti vivono lo studio durante l'anno. Il confronto è realizzato tra il modello con e senza tende per valutare se il sistema di ombreggiamento attuale è idoneo a soddisfare le richieste dell'utente in funzione del comfort visivo e fabbisogno energetico. Di seguito viene riportata l'analisi della distribuzione dell'illuminamento sul modello dello studio I senza le tende e con tende abbassate per impedire il fenomeno dell'abbagliamento.

94 1

MODELLO SENZA TENDE

21 GIUGNO

CIELO COPERTO

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

Distribuzione illuminamento_CIELO SERENO CIELO SERENO

H 9:00

21 giugno

9:00 Emin 1170 lx

12:00 824 lx

Emedio 7510 lx

430 lx

1700 lx

21 settembre

15:00

9:00 1580 lx

819 lx

12:00 1000 lx

9540 lx

375 lx

5510 lx

21 dicembre

15:00

9:00 936 lx

733 lx

12:00 702 lx

2520 lx

15:00 165 lx

2700 lx

330 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,16

0,48

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

Emin/Emax

0,04

0,26

0,3

0,11

0,04

0,28

0,25

0,05

0,27

9:00

12:00

21 GIUGNO H9-2 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

170 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1110 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

479 lx

1170 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

27200 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

7510 lx

Distribuzione illuminamento_CIELO SERENO H12-2

CIELO SERENO CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO Emin 1170 lx

263 lx 9:00

Emedio 7510 lx

824 lx 824 lx

12:00

1700 lx

21 giugno ILLUMINAMENTO MASSIMO 15:00 ILLUMINAMENTO MASSIMO 430 lx 1580 lx 819 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,16

0,48

Emin/Emax

0,04

0,26

H16-2

1720 lx 9:00 3150 lx 1000 lx

9540 lx

21 settembre ILLUMINAMENTO MEDIO 750 lx 12:00 15:00 ILLUMINAMENTO MEDIO 1700 lx 375 lx 936 lx

5510 lx

733 lx

21 dicembre

702 lx

2520 lx

15:00 165 lx

2700 lx

330 lx

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

0,3

0,11

0,04

0,28

0,25

0,05

0,27

9:00

12:00

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

255 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1650 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

723 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

430 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1460 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

819 lx

170 lx 106 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO

1110 lx 675 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO ILLUMINAMENTO MEDIO

479 lx 294 lx

1170 lxlx 1580

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

27200 lx lx 14400

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

7510 lx lx 9540

H 12:00

2121GIUGNO SETTEMBRE H9-2 H9-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO

Distribuzione illuminamento_CIELO SERENO H12-2 21 giugno H12-1

CIELO SERENO CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO Emin MINIMO 1170 lx CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO Emedio 7510 lx

9:00 263 lx 205 lx 824lxlx 824 1000 lx 1700 lx

12:00 ILLUMINAMENTO 15:00 MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO 430 lx 1580 lx ILLUMINAMENTO MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO 819 lx 9540 lx

21 settembre 9:00lx 1720 1330 lx 3150 lxlx 1000 lx 23300 5510 lx

21 dicembre

12:00 ILLUMINAMENTO MEDIO15:00 750 lx ILLUMINAMENTO MEDIO 579 lx 375 lx 9361700 lx lx ILLUMINAMENTO MEDIO ILLUMINAMENTO MEDIO 5510 lx 733 lx 2520 lx

702 lx

15:00 165 lx

2700 lx

330 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,16

0,48

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

Emin/Emax

0,04

0,26

0,3

0,11

0,04

0,28

0,25

0,05

0,27

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

H16-2 H16-1

255 lx 190 lx 430 lx 375 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO

1650 lx 1240 lx 1460 lx 1350 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO ILLUMINAMENTO MEDIO ILLUMINAMENTO MEDIO ILLUMINAMENTO MEDIO

723 lx 537 lx 819 lx 733 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

170 lx

H9-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

CIELOCOPERTO SERENO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO CIELO

1170lx lx 106

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

1580 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

263 lx

H12-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

1720 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

750 lx

CIELOCOPERTO SERENO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO CIELO

824 lxlx 205

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

3150 lx lx 1330

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

1700lxlx 579

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

1000 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

23300 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

5510 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

255 lx

H16-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

1650 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

723 lx

CIELOCOPERTO SERENO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO CIELO

430 lxlx 190

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

1460 lx lx 1240

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

819 lx lx 537

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

375 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1350 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

733 lx

106 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

675 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

294 lx

21 GIUGNO 21 SETTEMBRE H9-2

H 15:00

1110 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

479 lx

27200 675 lx lx

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

7510lxlx 294

14400 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

9540 lx

H12-2

H16-2

21 SETTEMBRE H9-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

MODELLO CON TENDE

21 GIUGNO

Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO

CIELO COPERTO

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

21 giugno 9:00 Emin 7,6 lx

12:00 11,9 lx

Emedio 13,9 lx

11,6 lx

22,2 lx

21 settembre

15:00

9:00

12:00

4,6 lx

21,4 lx

9,2 lx

8,5 lx

15:00 8,5 lx

17,1 lx

9:00 2,26 lx

15,8 lx

21 dicembre 12:00

5,1 lx

4,18 lx

15:00 2,8 lx

9,4 lx

5,3 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,54

Emin/Emax

0,26

0,25

0,26

0,25

0,26

9:00

12:00

Distribuzione illuminamento_CIELO SERENO

H 9:00

CIELO SERENO

21 giugno

9:00 Emin 66 lx

12:00 77 lx

Emedio 146 lx

25,7 lx

149 lx

21 settembre

15:00

9:00

12:00

63 lx

29,6 lx

61 lx

858 lx

20,2 lx

117 lx

21 dicembre

15:00 35,6 lx

25,1 lx

37 lx

62,5 lx

15:00 6,3 lx

73 lx

10 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,45

0,52

0,87

0,07

0,52

0,81

0,57

0,5

0,63

Emin/Emax

0,19

0,31

0,62

0,01

0,31

0,53

0,38

0,29

0,32

9:00

12:00

Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO CIELO COPERTO

21 giugno

21 GIUGNO

9:00 Emin 7,6 lx

12:00 11,9 lx

Emedio 13,9 lx

22,2 lx

21 settembre

15:00

9:00

11,6 lx

4,6 lx

21,4 lxH9-2

8,5 lx

12:00 9,2 lx 17,1 lx

21 dicembre

15:00 8,5 lx

2,26 lx

15,8 lx

4,18 lx

5,1 lx

15:00 2,8 lx

9,4 lx

5,3 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,54

7,6 lx

0,54

ILLUMINAMENTO0,54 MASSIMO

29,6 lux 0,54

ILLUMINAMENTO MEDIO 0,54 0,54

13,9 lx

0,54

Emin/Emax

0,26

66 lx

0,25

ILLUMINAMENTO0,25 MASSIMO

350 lx 0,26

ILLUMINAMENTO MEDIO 0,25 0,25

146 lx

0,26

9:00

12:00

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

H12-2illuminamento_CIELO SERENO Distribuzione CIELO SERENO

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

11,9 lx

9:00

Emin 66 lx

77 lx

12:00

77 lx

Emedio 146 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO 21 giugno

47,4 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO 21 settembre

22,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO 15:00

252 lx 9:00

ILLUMINAMENTO MEDIO 12:00 15:00

149 lx

25,7 lx

149 lx

63 lx

29,6 lx

61 lx

858 lx

20,2 lx

117 lx

35,6 lx

25,1 lx

37 lx

62,5 lx

15:00 6,3 lx

73 lx

10 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,45

0,52

0,87

0,07

0,52

0,81

0,57

0,5

0,63

Emin/Emax

0,19

0,31

0,62

0,01

0,31

0,53

0,38

0,29

0,32

H 12:00

21 GIUGNO H9-2 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

7,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

29,6 lux

ILLUMINAMENTO MEDIO

13,9 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

66 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

350 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

146 lx

11,9 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

47,4 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

22,2 lx

77 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

252 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

149 lx

H12-2 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

H 15:00

H15-2

21 dicembre

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

11,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

45,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

21,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

25,7 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

41,1 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

29,6 lx

21 SETTEMBRE H9-1

Distribuzione illuminamento_CIELO SERENO CIELO SERENO

21 giugno 9:00 Emin 1170 lx

12:00 824 lx

Emedio 7510 lx

430 lx

1700 lx

21 settembre

15:00

9:00 1580 lx

819 lx

12:00 1000 lx

9540 lx

375 lx

5510 lx

21 dicembre

15:00

9:00 936 lx

733 lx

12:00 702 lx

2520 lx

15:00 165 lx

2700 lx

330 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,16

0,48

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

Emin/Emax

0,04

0,26

0,3

0,11

0,04

0,28

0,25

0,05

0,27

MODELLO SENZA TENDE

21 SETTEMBRE

CIELO COPERTO 21 GIUGNO

CIELO SERENO E SOLEGGIATO H9-2

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

170 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1110 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

479 lx

1170 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

27200 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

7510 lx

Distribuzione H12-2 illuminamento_CIELO SERENO CIELO SERENO

H 9:00

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

263 lx

21 giugno ILLUMINAMENTO MASSIMO

1720 lx

21MEDIO settembre ILLUMINAMENTO

750 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

9:00 824 lx

12:00 ILLUMINAMENTO 15:00 MASSIMO

9:00lx 3150

12:00 ILLUMINAMENTO MEDIO15:00

1700 lx

Emin 1170 lx

824 lx

Emedio 7510 lx

430 lx

1700 lx

1580 lx

819 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,16

0,48

Emin/Emax

0,04

0,26

H16-2

1000 lx

9540 lx

375 lx

5510 lx

21 dicembre 9:00

936 lx

733 lx

12:00 702 lx

2520 lx

15:00 165 lx

2700 lx

330 lx

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

0,3

0,11

0,04

0,28

0,25

0,05

0,27

9:00

12:00

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

255 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1650 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

723 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

430 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1460 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

819 lx

106 170 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

675 1110lxlx

ILLUMINAMENTO MEDIO

294 479 lx

1580 1170 lxlx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

14400 27200 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

9540 7510 lx

SETTEMBRE 2121GIUGNO H9-1 H9-2 CIELO CIELO COPERTO COPERTO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO CIELO SERENO SERENO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO

Distribuzione illuminamento_CIELO SERENO

H12-1 H12-2 21 giugno

CIELO SERENO

CIELO CIELO COPERTO COPERTO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO

9:00 205 263 lx

Emin MINIMO 1170 lx CIELO CIELO SERENO SERENO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO

824lxlxlx 1000 824

Emedio 7510 lx

21 settembre

12:00 ILLUMINAMENTO 15:00 MASSIMO 430 lx 1580 lx ILLUMINAMENTO MASSIMO

1700 lx

819 lx

9:00lx 1330 1720

12:00 ILLUMINAMENTO MEDIO15:00

23300 3150 lxlx1000 lx

375 lx ILLUMINAMENTO MEDIO

9540 lx

5510 lx

21 dicembre

579 750 lx 9365510 lx lx 1700

733 lx

702 lx

2520 lx

15:00 165 lx

2700 lx

330 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,16

0,48

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

Emin/Emax

0,04

0,26

0,3

0,11

0,04

0,28

0,25

0,05

0,27

H16-2 H16-1

H 12:00

CIELO COPERTO COPERTO ILLUMINAMENTO CIELO ILLUMINAMENTO MINIMO

255 lx 190

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1650 lx 1240

ILLUMINAMENTO MEDIO

723 lx 537

CIELO SERENO SERENO ILLUMINAMENTO CIELO ILLUMINAMENTO MINIMO

375 430 lxlx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1350 1460 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

733 819 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

170 lx

H9-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

CIELOCOPERTO SERENO ILLUMINAMENTO CIELO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO

1170lx lx 106

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

1580 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

263 lx

H12-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

1720 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

750 lx

CIELOCOPERTO SERENO ILLUMINAMENTO CIELO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO

824 lxlx 205

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

3150 lx lx 1330

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

1700lxlx 579

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

1000 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

23300 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

5510 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

255 lx

H16-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

1650 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

723 lx

CIELOCOPERTO SERENO ILLUMINAMENTO ILLUMINAMENTO MINIMO MINIMO CIELO

430 lxlx 190

ILLUMINAMENTO MASSIMO MASSIMO ILLUMINAMENTO

1460 lx lx 1240

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

819 lx lx 537

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

375 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1350 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

733 lx

106 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

675 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

294 lx

1580 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

14400 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

9540 lx

205 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1330 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

579 lx

1000 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

23300 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

5510 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

190 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1240 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

537 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

375 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

1350 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

733 lx

21 GIUGNO 21 SETTEMBRE H9-2

1110 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

479 lx

27200 675 lx lx

ILLUMINAMENTO MEDIO MEDIO ILLUMINAMENTO

7510lxlx 294

14400 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

9540 lx

H12-2

H16-2

21 SETTEMBRE H9-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

H 15:00

H12-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

H16-1

MODELLO CON TENDE

21 SETTEMBRE

CIELO COPERTO

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

H 9:00 H15-2 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

11,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

45,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

21,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

25,7 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

41,1 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

29,6 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

4,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

17,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

8,5 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

63 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

7700 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

858 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

9,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

36,5 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

17,1 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

61 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

195 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

117 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

11,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

45,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

21,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

25,7 lx

H15-1 ILLUMINAMENTO MASSIMO

41,1 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

29,6 lx

8,5 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

33,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

15,8 lx

20,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

37,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

25,1 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

4,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

17,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

8,5 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

63 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

7700 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

858 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

2,26 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

8,72 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

4,18 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

35,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

93,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

62,5 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

9,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

36,5 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

17,1 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

61 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

195 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

117 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

11,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO H15-1

45,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

21,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

25,7 lx 8,5 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO ILLUMINAMENTO MASSIMO

41,1 lx 33,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO ILLUMINAMENTO MEDIO

29,6 lx 15,8 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

20,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

37,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

25,1 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

4,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

17,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

8,5 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

63 lx

H 15:00

ILLUMINAMENTO MASSIMO

7700 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

858 lx

21 SETTEMBRE H9-1

H12-1

H15-2

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

21 SETTEMBRE 21 DICEMBRE

H 12:00

H9-1

H12-1

H15-2

21 SETTEMBRE 21 DICEMBRE H9-1

H9 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

2,26 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

8,72 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

4,18 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

35,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

93,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

62,5 lx

H12-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

9,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

36,5 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

17,1 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

61 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

195 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

117 lx

3 H15-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

21 DICEMBRE

8,5 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

33,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

15,8 lx

20,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

37,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

25,1 lx

MODELLO SENZA TENDE

21 DICEMBRE

CIELO COPERTO

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

H 9:00

21 DICEMBRE H9 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

52 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

326 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

145 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

936 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

3750 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

2520 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

116 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

743 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

322 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

702 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

13000 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

2700 lx

67 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

421 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

185 lx

165 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

623 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

330 lx

52 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

326 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

145 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

936 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

3750 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

2520 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

116 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

743 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

322 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

702 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

13000 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

2700 lx

67 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

421 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

185 lx

165 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

623 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

330 lx

52 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

H 15:00

326 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

145 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

936 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

3750 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

2520 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

116 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

743 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

322 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

702 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

13000 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

2700 lx

67 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

421 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

185 lx

165 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

ILLUMINAMENTO MEDIO

330 lx

H12

H15 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

H 12:00

21 DICEMBRE H9 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

H12

H15 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

21 DICEMBRE H9

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

H12

H15 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

623 lx

H15-2 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

11,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

45,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

21,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

25,7 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

41,1 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

29,6 lx

21 SETTEMBRE MODELLO CON TENDE

CIELO COPERTO

21 DICEMBRE H9-1

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

4,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

17,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

8,5 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

63 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

7700 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

858 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

9,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

36,5 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

17,1 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

61 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

195 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

117 lx

H12-1

H 9:00 H15-1 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

8,5 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

33,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

15,8 lx

20,2 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

37,9 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

25,1 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

2,26 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

8,72 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

4,18 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

35,6 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

93,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

62,5 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

21 DICEMBRE

H 12:00

H12 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

5,1 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

19,7 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

9,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

37 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

126 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

73 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

2,8 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

11,1 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

5,3 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

6,3 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

19,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

10 lx

H15

H 15:00

H12 CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

5,1 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

19,7 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

9,4 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

37 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

126 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

73 lx

CIELO COPERTO ILLUMINAMENTO MINIMO

2,8 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

11,1 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

5,3 lx

CIELO SERENO ILLUMINAMENTO MINIMO

6,3 lx

ILLUMINAMENTO MASSIMO

19,6 lx

ILLUMINAMENTO MEDIO

10 lx

H15

100

5.3

ANALISI COMFORT VISIVO STUDIO I LUOGO:

P.zza Liber Paradisus LATITUDINE:

44° 30' 34.47'' LONGITUDINE:

11° 20' 24.61'' NORD:

140°

ORIENTAZIONE DELLO STUDIO:

52,71 m² NUMERO UTENTI: 2

EST

MQ:

FLDmin: 1,4

FLDmax: 9,12 FmLD:

3,9 %

101

Con la valutazione dell’abbagliamento è possibile verificare se sono in atto situazioni di discomfort per gli utenti. L’analisi prevede l’impostazione della telecamera nelle diverse postazioni di lavoro. Durante i rilevamenti sono state segnate le differenti postazioni di lavoro e successivamente segnate sul modello Relux. I punti di valutazione sono stati posti a 1,2 m cercando di riprodurre l'altezza dell'occhio umano dei differenti utenti impostando, inoltre, l'angolazione della camera a 140° riproducendo la vista binoculare. Sono stati analizzati differenti casi cercando di riprodurre un quadro complessivo del comportamento della luce solare all'interno dei differenti studi. L'ambiente è stato studiato in condizioni di cielo coperto secondo norme CIE e in cielo sereno e soleggiato, per quantificare anche la luce diretta, nei giorni 21 giugno, 21 settembre, 21 dicembre che coincidono con i giorni di solstizio. Il giorno 21 marzo non è stato analizzato poiché già riprodotto con la condizione del 21 settembre, infatti, in questi giorni, il sole ha il medesimo comportamento. Per ogni giorno sono stati studiati tre differenti fasce orario: 9:00, 12:00, 15:00. Una volta riprodotte le viste, andando con il cursore su qualsiasi punto dell'immagine, viene calcolata la luminanza. E' stato evidenziato con un cerchio giallo la zona critica del campo visivo pari a 30°. I punti di rilevamento della luminanza sono stati scelti appartenenti al campo visivo centrale e a quello generale personalizzandoli per ogni vista. Di seguito si è proceduto a calcolare i differenti rapporti di luminanza all'interno del campo visivo (vedi cap.3.3) e a individuare gli utenti maggiormente soggetti al fenomeno dell'abbagliamento. Gli utenti saranno soggetti ad abbagliamento per cause differenti. E' riportato lo studio dell'abbagliamento nei due differenti modelli, con e senza tende attuali. A fine capitolo viene riportato il riassunto dei risultati ottenuti evidenziando le casistiche in cui vengono verificati dei fenomeni. Le tende di progetto sono a pannello che si differenziano per due differenti colori, uno più scuro dell'altro inserito per risolvere le fastidiose radiazioni solari estive. Dalla simulazione emerge che, senza l'azionamento di questi ombreggiamenti gli utenti sono soggetti ad abbagliamento poiché non viene ostruzionato o re-indirizzato il raggio solare. L'azionamento del tendaggio da parte degli utenti va a risolvere il problema dell'abbagliamento evitando così situazioni di disagio nelle differenti postazioni di lavoro, ma allo stesso tempo, non si riesce a soddisfare l'illuminamento minimo sul piano di lavoro richiedendo l'ausilio della luce artificiale.

102

MODELLO SENZA TENDE

21 GIUGNO

CIELO COPERTO

1320cd/m2

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

451cd/m2

H 9:00

102cd/m2

95cd/m2

UTENTE 1

1:3

3140cd/m2

446cd/m2

684cd/m2

5660cd/m2

1:3

266cd/m2

43,4cd/m2 1:12

1:10

468cd/m2

47,4cd/m2

40,7

cd/m2

H 9:00

99,6

cd/m2

1:3

245

cd/m2

470

cd/m2

UTENTE 2

437

cd/m2

40,2

cd/m2

1:2

1700

cd/m2

320

cd/m2

1:8

1:4

53,1

454

cd/m2

107

416

cd/m2

2070

H 12:00

167

166

cd/m2

618

UTENTE 1

1:3

cd/m2

3670cd/m2

409cd/m2

464cd/m2

1890cd/m2

1:4

131cd/m2

cd/m2

1:9

1:6

73,1

331cd/m2

cd/m2

67,2

cd/m2

H 12:00

148

cd/m2

1:2

182

UTENTE 2

689

cd/m2

61,7

cd/m2

487

cd/m2

1:4

122

cd/m2

2340

cd/m2

1:6

1:8

429

86,2

cd/m2

330

162

cd/m2

2040cd/m2

162cd/m2

158cd/m2

596cd/m2

63,7cd/m2

3400cd/m2

H 15:00

UTENTE 1

1:3

cd/m2

318cd/m2

356cd/m2

2240cd/m2

1:4

94,5cd/m2 1:25

1:8

90,7cd/m2

79,2cd/m2

66,8cd/m2 152cd/m2 1:3

260cd/m2 369cd/m2

H 15:00

680cd/m2

1:4

UTENTE 2

59,5cd/m2 1:7

1:25

102cd/m2 162cd/m2

2790cd/m2

86,4cd/m2 114cd/m2 228cd/m2

103

MODELLO CON TENDE ABBASSATE

21 GIUGNO

CIELO COPERTO

195cd/m2

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

219cd/m2

H 9:00

24cd/m2

25,2cd/m2

UTENTE 1

1:3

1150 1270

159

cd/m2

130

cd/m2

1:3

cd/m2

66,6

11,5cd/m2

cd/m2

1:5

1:10

264

23,4cd/m2

11,7

cd/m2

H 9:00

26,8

cd/m2

1:3

9,73

cd/m2

126

78,6cd/m2 183cd/m2

UTENTE 2

cd/m2

1:3

965cd/m2

59,3cd/m2 1:4

1:5

240cd/m2

28,4

cd/m2

105cd/m2

20,7

cd/m2

327cd/m2

H 12:00

37cd/m2

38,8cd/m2

346cd/m2

UTENTE 1

1:3

1120

123

127

cd/m2

642

cd/m2

1:3

cd/m2

52,8

16,8cd/m2

cd/m2

1:5

1:10

139

36,2cd/m2

27,5

cd/m2

H 12:00

42,6

cd/m2

1:3

59cd/m2

UTENTE 2

203

cd/m2

13,6

cd/m2

153cd/m2 1:5

771cd/m2

33cd/m2 1:5

1:5

146cd/m2

45,3

cd/m2

93cd/m2

cd/m2

315

35,5

37,8

cd/m2

354

16,8

cd/m2

663

H 15:00

UTENTE 1

1:3

cd/m2

1:10

cd/m2

1:3

cd/m2

37,1

cd/m2

1:10

37,2

40,1

cd/m2

8,18cd/m2 41,5cd/m2 1:5

83,5cd/m2 107cd/m2

H 15:00

133cd/m2

1:5

UTENTE 2

9,87cd/m2 1:11

20,9cd/m2

445cd/m2

23,1cd/m2 1:9

12,9cd/m2

104

95,6

95,7

cd/m2

392

47,8cd/m2 65,3cd/m2

MODELLO SENZA TENDE

21 SETTEMBRE

CIELO COPERTO

819 249

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

63,8

cd/m2

1:3

cd/m2

H 9:00

UTENTE 1

3850

517

721

cd/m2

994

cd/m2

1:2

cd/m2

26,1

526

cd/m2

1:7

1:3

336

cd/m2

H 9:00

28,3cd/m2 52cd/m2 1:3

259cd/m2 593cd/m2

UTENTE 2

283cd/m2

23,8cd/m2

1:2

1320cd/m2

280cd/m2

1:8

1:4

34,7cd/m2

313cd/m2

68,3cd/m2

1870

101

cd/m2

478

482cd/m2

130

cd/m2

1:3

cd/m2

H 12:00

UTENTE 1

4700

481

cd/m2

1600

50,3

181

cd/m2

1:9

397

cd/m2

1:3

cd/m2

1:5

55,1

379

cd/m2

H 12:00

53,1cd/m2 100cd/m2 1:3

cd/m2

172cd/m2 601cd/m2

UTENTE 2

553cd/m2

47,1cd/m2

1:5

2110cd/m2

134cd/m2

1:7

1:4

74,6cd/m2

556cd/m2

114cd/m2

1500

356cd/m2

110

cd/m2

388

H 15:00

UTENTE 1

1:3

cd/m2

47,3

cd/m2

1:8

3620

276

267

cd/m2

1420

cd/m2

1:4

cd/m2

1:20

53,2

72,4

cd/m2

173

49,3cd/m2 91,5cd/m2 1:3

H 15:00

503cd/m2 1:8

cd/m2

1840

cd/m2

1:20

95,1

62,9cd/m2 113cd/m2

266

1:4

UTENTE 2

44cd/m2

cd/m2

183

cd/m2

105

MODELLO CON TENDE ABBASSATE

21 SETTEMBRE

CIELO COPERTO

129cd/m2

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

52,5cd/m2

H 9:00

16,1cd/m2

15,3cd/m2

UTENTE 1

1:3

1140 1210

cd/m2

1:2

7,25cd/m2

1:4

121

146

cd/m2

1:6

14,4cd/m2

195

11,4

cd/m2

H 9:00

cd/m2

1:5

4,22

51,7

cd/m2

UTENTE 2

88,4

cd/m2

153

cd/m2

1:3

911 cd/m2

1:5

1:6

17,5

157

cd/m2

12,8

117

cd/m2

254

29,3

30,8

cd/m2

127

1:3

cd/m2

54,8

H 12:00

UTENTE 1

1190

123

146

cd/m2

832

1:3

cd/m2

13,5

57,7

cd/m2

1:4

1:5

29,2

182

cd/m2

H 12:00

13,5cd/m2 23cd/m2 1:3

51,3cd/m2 148cd/m2

UTENTE 2

127cd/m2

7,87cd/m2

1:3

828cd/m2

52,5cd/m2 1:4

1:4

228cd/m2

33,5cd/m2

92,6cd/m2

24,7cd/m2

244cd/m2

25,8cd/m2

27,7cd/m2

220cd/m2

H 15:00

UTENTE 1

1:3

12,7cd/m2

489cd/m2

67,9cd/m2

65,4cd/m2

216cd/m2

1:3

29,5cd/m2 1:7

1:8

33,7cd/m2

27,9cd/m2

37,8

12,6cd/m2 32,6cd/m2 1:4

H 15:00

127cd/m2 1:4

73,5

cd/m2

17,3

313

cd/m2

1:8

42,2

31,6cd/m2 22,2cd/m2

cd/m2

1:5

UTENTE 2

7,89cd/m2

106

cd/m2

49,4

cd/m2

MODELLO SENZA TENDE

21 DICEMBRE

CIELO COPERTO

424

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

cd/m2

120

29,2

cd/m2

1:3

cd/m2

H 9:00

UTENTE 1

7280

1590

248

cd/m2

6670

1:3

cd/m2

12,5

110

cd/m2

1:8

1:46

14,7

145

cd/m2

13,4

cd/m2

H 9:00

32,4

cd/m2

1:3

254cd/m2 1040cd/m2

UTENTE 2

137

cd/m2

11,7

cd/m2

1:4

269cd/m2

289cd/m2

1:8

1:2

146cd/m2

cd/m2

650cd/m2

31,4

cd/m2

1040cd/m2

68cd/m2

75cd/m2

270cd/m2

1:3

H 12:00

UTENTE 1

4380cd/m2

258cd/m2

226cd/m2

871cd/m2

1:2

27,5cd/m2

135cd/m2

1:7

1:4

36,4cd/m2

206cd/m2

H 12:00

28,7cd/m2 71cd/m2 1:3

167

cd/m2

UTENTE 2

305cd/m2

26,3cd/m2

293

cd/m2

1:4

972

cd/m2

78,7

cd/m2

1:4

1:7

248

43cd/m2

515

cd/m2

38,9

41,9

cd/m2

134

cd/m2

H 15:00

UTENTE 1

1:3

cd/m2

211

75,3cd/m2

16,2

cd/m2

1:7

1420 415

98,8

81,9

cd/m2

1:3

cd/m2

30,4

cd/m2

1:14

19,3

31,1

cd/m2

67,1cd/m2 97,1cd/m2

16,6cd/m2 39,3cd/m2 1:3

H 15:00

160cd/m2

1:3

UTENTE 2

15,2cd/m2 1:7

1:13

35,9cd/m2

21,5cd/m2 34,4cd/m2

445cd/m2

29,8cd/m2

74cd/m2

107

MODELLO CON TENDE ABBASSATE

21 DICEMBRE

CIELO COPERTO

66,7cd/m2

CIELO SERENO E SOLEGGIATO

28,6cd/m2

H 9:00

7,11cd/m2

7,09cd/m2

UTENTE 1

1:3

890cd/m2

308cd/m2

58,1cd/m2

362cd/m2

1:3

3,3cd/m2

25,1cd/m2

1:4

1:7

7,03cd/m2

50,5cd/m2

H 9:00

5,79cd/m2 9,09cd/m2 1:3

25,2

cd/m2

UTENTE 2

35,4cd/m2

3,08cd/m2

149

cd/m2

1:3

268

cd/m2

43,9

cd/m2

1:5

1:4

8,52cd/m2 cd/m2

129

H 12:00

17,4

15,7

cd/m2

UTENTE 1

cd/m2

66,9

1:2

cd/m2

783cd/m2

64,1cd/m2

75,7cd/m2

178cd/m2

1:2

41,8cd/m2

7,51

cd/m2

1:2

1:4

105cd/m2

cd/m2

7,44

cd/m2

H 12:00

16,8

cd/m2

1:3

26,2cd/m2 86cd/m2

UTENTE 2

102

cd/m2

5,66

cd/m2

1:5

286cd/m2

18,5cd/m2

1:6

1:3

18,9

112cd/m2

cd/m2

11,8

54,6cd/m2

cd/m2

81cd/m2

9,02cd/m2

9,56cd/m2

33,8cd/m2

H 15:00

UTENTE 1

1:3

4,39cd/m2 1:4

207cd/m2

23,2cd/m2

21,5cd/m2

68,9cd/m2

1:3

8,74cd/m2 1:5

9,16cd/m2

13,4cd/m2

10,6cd/m2 22,9cd/m2

8,18cd/m2 11,1cd/m2 1:2

H 15:00

133cd/m2

1:5

UTENTE 2

4,68cd/m2 1:11

20,9cd/m2

77cd/m2

5,23cd/m2 1:5

16,8cd/m2

12,9cd/m2

108

cd/m2

86,2

6,11cd/m2

14,9cd/m2

NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO 1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,84

1,76

1,68

19,20

28,152

94,56

154,352

119,64

184

168

176

155,04

144,624

52,624

10,752

1351,68

ORE DI LAVORO/100 ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

568,32

ORE DI LAVORO IN UN ANNO

5.4

ORE DI LAVORO

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

FABBISOGNO ENERGETICO STUDIO I 200

150

Relux permette di valutare la quantità di luce artificiale richiesta dall'ambiente per soddisfare i limiti di legge per quanto riguarda l'illuminamento; ciò è reso possibile dal calcolo dell'economicità. 100

Preventivamente al calcolo è stata impostata l'illuminazione artificiale esistente cercando di ricrearla sia da un punto di vista spaziale che operativo. Le potenze di progetto sono state ricavate da documenti dati dal responsabile del tirocinio per tesi della Sede Unica del Comune di Bologna. Sono stati inseriti i seguenti corpi illuminanti: gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

30%

–Schmitz, STRONG 2, 28W, Flusso luminoso 2600 lm. 1180x65x72mm 70%

–Schmitz, STRONG 2, 35W, Flusso luminoso 3200 lm.1480x65x72mm –Schmitz, STRONG 2, 14W, Flusso luminoso 1200 lm. 580x65x100mm Inserendo l'illuminazione artificiale, Relux calcola la potenza inserita e in questo caso è pari a 515 W. Una volta quindi stabilita la potenza è possibile riportarla nel software con inserimento del FmLD da mantenere all'interno dello studio. E' fondamentale inserire il tipo di comando di accensione della luce, se in on-off (gli utenti accendo e spengono la luce in modo autonomo e a seconda delle loro esigenze) oppure dimmerabile (attraverso dei sensori la luce artificiale viene calibrata assieme a quella naturale abbattendo così i costi). Nella Sede Unica del Comune di Bologna vi è una accensione di tipo dimmerabile. Con il dato FmLD si sta andando a richiedere l'informazione di luce in condizioni di cielo coperto. Successivamente vanno inserite le abitudini degli utenti e i periodi di frequentazione dell'ambiente, periodi di ferie, pause durante le ore lavorative, ore lavorative a settimana e il luogo di progetto. E' stato possibile inserire Bologna Borgo Panigale ed in automatico vengono riportate le percentuali mensili di presenza della luce. (Figura 62). Tabella 1-1

gennaio

GIORNI

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE GIORNI CON LUCE

PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

Wh mensili

KWh mensili SOL 1

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre ANNO

26,6%

35,6%

52,5%

56,6%

61,5%

68,7%

61,6%

57%

43,1%

18,7%

11,8%

7,448

11,036

15,75

17,546

18,45

21,297

19,096

17,1

13,361

5,61

3,658

184

160

176

120

184

168

176

160

184

176

168

1920

15,3%

59,1%

87,7%

99,7%

100%

96,9%

78,6%

29,9%

6,4%

70,4%

1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,84

1,76

1,68

19,20

28,152

94,56

154,352

119,64

184

168

176

155,04

144,624

52,624

10,752

1647,36

515

4,95999999999998

39,376

123,376

157,248

272,64

515

155,848

65,44

80261,72

33701,6

11148,72

185,400000000007

2554,39999999999

20278,64

63538,64

80982,72

140409,6

80,261

33,7

11,148

0,185

2,55

20,27

63,53

80,98

140,4

1,52

0,63

0,21

0,003

0,04

0,38

1,2

1,53

2,66

POTENZA INSTALLATA (W)

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE

marzo

16,3%

5,053

ORE DI LAVORO

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

febbraio

KWh/m2

21,648 0,360000000000014

KWh mensili SOL 1

67,5

22,5

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

GIORNI CON LUCE 22

16,5

5,5

gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

FIGURA 62: Probabilità di sole mensile a Bologna Borgo Panigale.

109

MQ =

gennaioSUFFICIENTE PERfebbraio febbraio L’ILLUMINAMENTO 16,3 26,6 RICHIESTO 26,6 ORE DI LAVORO/100 184 160 ORE IN CUI LUCE 184 160 15,3%ARTIFICIALE E’ 59,1% 15,3% SPENTA 59,1%

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE ORE DI LAVORO ORE DI LAVORO PERCENTUALE PERCENTUALE DELL’ORARIO DI DELL’ORARIO DI DURANTE IL LAVORO LAVORO DURANTE QUALE LAILLUCE QUALE LANATURALE LUCE E’ NATURALE E’ SUFFICIENTE PER SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO RICHIESTO ORE DI LAVORO/100 ORE DI LAVORO/100 ORE IN CUI LUCE ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ ARTIFICIALE E’ SPENTA SPENTA ORE DI LAVORO IN ORE DI LAVORO IN UN ANNO UN ANNO

marzo

gennaio

marzo

16,3

35,6

aprile aprile

35,6

1,84 176 17628,152 87,7% 87,7%

maggio maggio

52,5

1,60

120 94,56

56,6

120

1,76

184 154,352

99,7%

giugno giugno 61,5

184

68,7

1,20

168

168119,64

100%

luglio luglio

61,5

68,7

61,6

1,84

176

176 184

100%

agosto

64 168

100%

1,68

agosto settembre 61,6 57

160

160 176

100%

1,76

settembre ottobre 57 43,1 184

96,9%

ottobre novembre 43,1 18,7

0,64

184

78,6%

1,60

176 155,04 29,9%

novembre dicembre ANNO dicembre ANNO 18,7 11,8 11,8 1,84 1,76 176 168 168 1920 144,624 52,624 29,9% 6,4% 6,4% 70,4%

Sono stati messi a disposizione tutti i dati necessari per elaborare i consumi di luce elettrica. Relux ha cosi potuto intrecciare le ore di lavoro mensili con la percentuale di luce mese per mese. (Figura 63) ORE DI LAVORO

1,84

28,152

1,84

200

150

100

1,60

200 28,152

1,76

94,56

1,20

154,352

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

1,84

119,64

1,68

184

1,76

168

176

0,64

1,60 1,84 155,04 144,624

1,60

155,04

1,84 1,76 144,624 52,624

1,76 1,68 52,624 10,752

1,68 19,20 10,752 1351,68

ORE DI LAVORO ORE DI LAVORO

135

568,32

150

100

200

ORE DI LAVORO IN UN ANNO

OREARTIFICIALE IN CUI LUCEE’ARTIFICIALE E’ SPENTA ORE IN CUI LUCE SPENTA

gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

luglioagosto

settembre agosto

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

0 gennaio gennaio febbraio febbraio marzo

marzo aprile

aprile maggio

maggiogiugno

giugno luglio

ottobre settembre

novembre ottobre

dicembre novembre

dicembre

30% ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE DI LAVORO IN UNE’ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE SPENTA ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

70%

30%

70%

30%

FIGURA 63: Sopra è rappresentato istogramma in cui sono state riportate le ore di lavoro mensili e le ore di non utilizzo della luce artificiale. A fianco, è riportato il confronto tra le medesime Tabella annuo 1-1

70%

gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

16,3%

26,6%

35,6%

52,5%

56,6%

61,5%

68,7%

61,6%

57%

43,1%

18,7%

GIORNI CON LUCE

5,053

7,448

11,036

15,75

17,546

18,45

21,297

19,096

17,1

13,361

5,61

184

160

176

120

184

168

176

160

184

176

15,3%

59,1%

87,7%

99,7%

100%

96,9%

78,6%

29,9%

GIORNI

E' possibile valutare così il fabbisogno energetico dell'ambiente. Moltiplicando la potenza nominale dei corpi illuminanti (W) per le ore di funzionamento (h) si riesce a calcolare la potenza assorbita (KWh). Le ore di funzionamento dell'impianto di illuminazione è stato valutato attraverso differenza tra le ore totali di lavoro degli utenti e il non utilizzo dell'impianto grazie alla sola luce naturale. Suddividendolo per 52,71 m² è possibile ottenere un valore che permetta di compare il consumo dell'ambiente con uno analogo. ORE DI LAVORO

PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE gennaio febbraio NATURALE E’ SUFFICIENTE PER 31 gennaio 28 febbraio L’ILLUMINAMENTO

GIORNI

26,6% 31RICHIESTO

16,3%

PROBABILITA’ GIORNI PRESENZA DEL SOLE PROBABILITA’ GIORNI CON LUCE DEL SOLE PRESENZA ORE DI LAVORO GIORNI CON LUCE

184

15,3%

PERCENTUALE ORE DI LAVORO DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL PERCENTUALE QUALE LADELL’ORARIO LUCE DI NATURALE E’ LAVORO DURANTE IL SUFFICIENTE PER LA LUCE QUALE L’ILLUMINAMENTO NATURALE E’ RICHIESTO SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA ORE IN CUI LUCE

Tabella 1-1

aprile

maggio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

35,6%

52,5%

56,6%

61,5%

68,7%

61,6%

57%

11,036

POTENZAARTIFICIALE E’ SPENTA INSTALLATA (W)

515

POTENZA ORE DI UTILIZZO INSTALLATA (W) LUCE ARTIFICIALE

80,261 1,52

33701,6

67,5 80261,72

33,7 0,63

80,261 1,5245

KWh/m2

176

99,7%

515

1,60 52,5%

1,76

515

11148,72

11,148 1,84 0,21 184

0,63

1,20 119,64

515

515 21,648 0,360000000000014

65,44 11148,72

11148,72

0,21

33,7

11,148

515

21,297

18,45

176

168

100%

184

515

100%

168

1,84

1,68

19,096

21,297

176

100%

168

515

1,76

0,64

184 29,9%

515

155,04

144,624 1,60

dicembre ANNO 31

1,84 18,7% 3,658 144,624 5,61 168

176 6,4%

11,8%

16870,4%

515

29,9% 39,376

2554,39999999999

20278,64

63538,64

2,55

20,27 1,68 0,38 10,752 1,76

63,53 19,20 1,2 1647,36 1,68

1,76

52,624 1,84

515

515 4,95999999999998

51539,376

515 123,376

515 157,248

515 272,64

0 4,95999999999998 2554,39999999999 20278,64

39,376 63538,64

123,376 80982,72

157,248 140409,6

63,53

80,98 63538,64 1,53 63,53

140,4 80982,72 2,66 80,98

1404

0,003

515

2,55 20,27 2554,39999999999 0,04 0,38 2,55

20278,64 20,27

0,04

515

1,2

0,38

52,624

515

10,752

1,2

1,53

67,5 marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

FIGURA 64: Diagramma del fabbisogno energetico mensile massimo. 45

ottobre

novembre

dicembre

GIORNI CON LUCE

22,5

FABBISOGNO ENERGETICO = 140,4 16,5

22,5 0 gennaio

febbraio

0 gennaio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

KWh annuo

dicembre

Quindi, il fabbisogno energetico di uno studio orientato a est, con illuminazione dimmerabile nella sede unica del Comune di Bologna è: febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

GIORNI CON LUCEottobre settembre

novembre

dicembre

GIORNI CON LUCE

5,5

22 16,5

FABBISOGNO ENERGETICO/M² = 0

16,5

gennaio

febbraio

marzo

2,66 KWh/m² annuo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

11 5,5

5,5 gennaio

110

febbraio

gennaio

marzo

febbraio

aprile

marzo

maggio

aprile

giugno

maggio

515

144,624

0,04

123,376

KWh mensili SOL 1

febbraio

4,95999999999998

22,5

0 gennaio

515

6,4%

67,5

1,76

52,624 3,6581920

515

155,04

3011,8%

515

1,84

515

78,6%

1,60

5,61 155,04 13,361 176

96,9%

1,60

43,1%

184

160 78,6%

515

dicembre ANNO

novembre

0 0

176

13,361

31 18,7%

0,185 185,400000000007 0,003 0,185

168

64 96,9%

ottobre

0,64

17,1

100%

0,64

176

1,68

176

1,76

0,003

57%

160

19,096

0,185

17,1

novembre

30 43,1%

1,76

61,6%

100%

185,400000000007

1,68

68,7%

ottobre

settembre

515

0,63 0,21 KWh mensili SOL 1

100%

184

1,84

settembre

KWh mensili SOL184 1 515

21,648 0,360000000000014 185,400000000007

11,148

33701,6

18,45 119,64 168

100%

33,7

119,64

1,76 154,352

515

61,5%

agosto

21,648 0,360000000000014

33701,6

1,20

1,52

154,352

100%

120

99,7%

65,44

80,261

1,20

17,546 154,352 184 17,546

15,75

515

giugno

1,76 56,6%

94,56

87,7%

94,56

65,44

80261,72 155,848

ORE DI UTILIZZO Wh mensili LUCE ARTIFICIALE KWh mensili SOL 1 Wh mensili KWh/m2 KWh mensili SOL 1

120

80261,72

515

90 515

155,848

11,036

155,848

KWh mensili SOL 1 1,60 KWh/m2 94,56 1,84 1,60

28,152

15,75

28,152

87,7%

Wh mensili

28,152

1,8435,6%

176

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE

1,84

Tabella luglio 1-1

marzo

16,3% 26,6% 7,448 ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE 160E’ 5,053 7,448 SPENTA 59,1% 184 160 POTENZA INSTALLATA (W) 15,3% 59,1%

5,053

novembre

luglio

giugno

agosto

luglio

settembre

agosto

ottobre

settembre

novembre

ottobre

dicembre

novembre

dicembre

515

164

Sol 1: mode Sol 2: mode luce artifici settembre ottobr

1,8

Tabella 1-1

1,35 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

16,3%

26,6%

35,6%

52,5%

56,6%

61,5%

68,7%

61,6%

57%

43,1

17,1

13,36

GIORNI

0,9

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

agosto

Per comprende i vantaggi energetici nello sfruttare la luce naturale a pieno, è stato 0,45 confrontato il consumo dell'ambiente senza tende (sol.1), massimizzando l'utilizzo di luce 0 naturale, con il modello privo di alcun tipo di apertura (sol.2). gennaio febbraio marzo aprile maggio giugno luglio agosto settembre ottobre novembre dicembre In questo modo si riesce a quantificare l'apporto che la luce naturale da in sede progettuale andando ad abbattere in modo significativo i consumi. GIORNI CON LUCE

5,053

7,448

11,036

15,75

17,546

18,45

21,297

19,096

184

160

176

120

184

168

176

15,3%

59,1%

87,7%

99,7%

100%

ORE DI LAVORO

PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ ORE DI UTILIZZO SPENTA

1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,8

28,152

94,56

154,352

119,64

184

168

176

155,04

144,62

LUCE ARTIFICIALE SOL 1

POTENZA INSTALLATA (W)

200

515

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 2 515

515

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 1

155,848

65,44

150

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 2

184

160

176

120

100

515

4,95999999999998

39,37

184

168

176

160

20278,6

21,648 0,360000000000014

80261,72

33701,6

11148,72

185,400000000007

2554,39999999999

80,261

33,7

11,148

0,185

2,55

20,2

Wh mensili SOL 2

94760

82400

90640

61800

94760

86520

90640

32960

82400

9476

KWh mensili SOL 2

94,76

82,4

90,64

61,8

94,76

86,52

90,64

32,96

82,4

94,7

1,52

0,63

0,21

0,003

0,04

0,3

1,71

0,62

1,56

1,7

KWh/m2 SOL 1

gennaio

ORE DI LAVORO

515

KWh mensili SOL 1

Wh mensili

KWh/m2 SO 160 18 96,9% KWh/m2 78,6 SO

febbraio

KWh/m2 SOL 2

marzo

aprile

maggio

1,79

1,56

giugno

luglio

agosto

1,72

settembre

1,17

ottobre

1,79

novembre

1,64

dicembre

FIGURA 65: Confronto tra sol. 1 e 2 in termini di ore utilizzo luce artificiale. KWh/m2 SOL 1

KWh/m2 SOL 2

1,8

1,35

0,9

0,45

0 gennaio febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre ottobre novembre dicembre

FIGURA 66: Confronto tra sol. 1 e 2 in termini di e fabbisogno energetico. Tabella 1-1 GIORNI PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

gennaio

febbraio

marzo

31,0

28,0

31,0

0,3

0,4

0,2

GIORNI CON LUCE ORE DI LAVORO PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

200

maggio

giugno

luglio

0,5

0,6

0,7

ORE 30,0 DI UTILIZZO31,0LUCE ARTIFICIALE SOL 30,0 31,0 1

agosto

settembre

ottobre

novembre

0,6

0,4

0,2

ORE LUCE ARTIFICIALE SOL 2 31,0 DI UTILIZZO 30,0 31,0 30,0

dicembre ANNO 31,0

ORE DI LAVORO

0,1

5,1

7,4

11,0

15,8

17,5

18,5

21,3

19,1

17,1

13,4

5,6

3,7

184,0

160,0

176,0

120,0

184,0

168,0

176,0

64,0

160,0

184,0

176,0

168,0

1920,0

0,6

0,9

1,0

0,8

0,3

0,1

0,7

150

0,2

M So So luc

100 1,8 28,2

ORE IN CUI LA LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

aprile

1,6

1,8

1,2

1,8

1,7

1,8

0,6

1,6

1,8

1,7

19,2

94,6

154,4

120,0

184,0

168,0

176,0

64,0

155,0

144,6

52,6

10,8

1647,4

515,0

123,4

157,2

272,6

POTENZA INSTALLATA (W)

515,0

ORE DI UTILIZZO DELLA LUCE ARTIFICIALE SOL 1

155,8

ORE DI UTILIZZO DELLA LUCE ARTIFICIALE SOL 2

184,0

160,0

KWh SOL 1

80,3

33,7

11,1

KWh SOL 2

94,8

82,4

90,6

KWh/m2 SOL 1

1,5

0,6

0,2

0,0 -

KWh/m2 SOL 2

1,8

1,6

1,7

1,2

65,4

gennaio

21,6

febbraio

176,0

0,0 -

120,0

marzo 184,0

0,2 61,8

aprile

maggio

168,0

94,8

176,0

1,8

5,0 luglio

giugno

90,6 1,7

settembre

ottobre

160,0

184,0

176,0

168,0

1920,0

2,6

20,3

63,5

81,0

140,4

33,0

82,4

94,8

90,6

86,5

988,8

0,4

1,2

1,5

2,7

1,8

1,7

1,6

18,8

1,6

39,4 agosto

64,0

86,5 -

0,6

1,6

novembre

dicem

KW KW

FIGURA 67: Tabella di calcolo dell'economicità dello studio I. A confronto sol. 1 e sol. 2 Tabella 1-1-1 dicembre ANNO

gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

16,3%

26,6%

35,6%

52,5%

56,6%

61,5%

68,7%

61,6%

57%

43,1%

18,7%

11,8%

GIORNI CON LUCE

5,053

7,448

11,036

15,75

17,546

18,45

21,297

19,096

17,1

13,361

5,61

3,658

184

160

176

120

184

168

176

160

184

176

168

1920

2,1%

11,5%

25,5%

49,7%

56,5%

61,5%

68,7%

60,3%

47,7%

23,9%

4,8%

20%

32,4%

GIORNI

ORE DI LAVORO PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1

SOL. 1:

SOL. 2:

2,66 KWh/m² annuo 18,76 KWh/m² annuo

1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,84

1,76

1,68

19,20

28,152

94,56

154,352

119,64

184

168

176

155,04

144,624

52,624

10,752

1647,36

111

MQ Sol Sol

STUDIO 713_senza tenda 21 giugno 9:00

21 settembre 12:00

15:00

9:00

22 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6) Cielo sereno

0,16

0,48

0,53

0,17

0,18

0,51

0,37

0,26

0,5

Cielo coperto

0,35

0,36

0,35

0,36

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 7510 lx Cielo coperto 479 lx

1700 lx

819 lx

9540 lx

5510 lx

733 lx

2520 lx

2700 lx

330 lx

750 lx

723 lx

294 lx

579 lx

537 lx

145 lx

322 lx

185 lx

ABBAGLIAMENTO Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/2

1/3

1/4

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/12

1/6

1/25

1/3

1/5

1/20

1/46

1/4

1/14

1/22

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

5660 cd/m2

1/28 3670 cd/m2

1/38 3400 cd/m2

1/12 3850 cd/m2

1/26 4700 cd/m2

1/48 3620 cd/m2

1/66 7280 cd/m2

1/33 4380 cd/m2

SENZA

1/47

Percentua FmLD=3,9 FLDmin=1 FLDmax= FLDmin/F FLDmin/F E esterno

1420 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/10

1/9

1/8

1/7

1/9

1/8

1/7

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/31

1/33

1/32

1/37

1/32

1/34

1/38

1/32

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

2070 cd/m2

1320 cd/m2

2040 cd/m2 819 cd/m2

1870 cd/m2

1500 cd/m2

424 cd/m2

1040 cd/m2

1/3

515 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

1/4

1/2

1/5

1/4

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/4

1/6

1/25

1/4

1/20

1/2

1/4

1/13

1/7

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1700 cd/m2

1/19 2340 cd/m2

1/32 2790 cd/m2

1/6 1320 cd/m2

1/16 2110 cd/m2

1/26 1840 cd/m2

1/7 1040 cd/m2

1/12 972 cd/m2

1/15 445 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/7

1/8

1/7

1/8

1/7

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/11

1/12

1/11

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

437 cd/m2

689 cd/m2

680 cd/m2

283 cd/m2

553 cd/m2

503 cd/m2

137 cd/m2

305 cd/m2

1/3

15,2 cd/m2

STUDIO 713_tENDE GIU 21 giugno

21 settembre

9:00

12:00

Cielo sereno

0,45

0,52

Cielo coperto

0,54

15:00

9:00

0,87

0,54 21 giugno

22 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

0,07

0,52

0,81

0,54

0,54 21 settembre

0,57

0,5

0,63

0,54

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6)

CIELO COPERTO QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux)

ABBAGLIAMENTO Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed) Utente 1 Emin/Emax

9:00 149 lx

Cielo sereno 146 lx Emin 170 lx Cielo coperto 13,9 lx Emedio 479 lx

22,2 lx

12:00 29,6 lx 263 lx

21,4 lx

750 lx

Cielo sereno

RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO

15:00 858 lx 255 lx

8,5 lx

723 lx

9:00 117 lx 106 lx

17,1 lx

294 lx

12:00 25,1 lx 205 lx

15,8 lx

579 lx

15:00 62,5 lx 190 lx

4,18 lx

537 lx

9:00 73 lx 52 lx

9,4 lx

145 lx

0,54 21 dicembre 12:00 10 lx

116 lx

5,3 lx

322 lx

185 lx

0,35

0,36

0,35

0,36

0,15

0,16

0,15

0,16

1/3

1/2

1/3

15:00 67 lx

1/2

0,36 0,16 1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/5

1/10

1/6

1/5

1/7

1/2

1/5

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/19

1/21

1/18

1/13

1/21

1/17

1/35

1/19

1/24

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1270 cd/m2

1120 cd/m2

663 cd/m2 1140 cd/m2

1190 cd/m2

489 cd/m2 890 cd/m2

783 cd/m2

207 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/10

1/4

1/8

1/4

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/19

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

219 cd/m2

1/21 346 cd/m2

1/21 354 cd/m2

1/18 129 cd/m2

1/19

254 cd/m2

1/19 244 cd/m2

1/21 66,7 cd/m2

1/17 129 cd/m2

1/19 81 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/4

1/5

1/9

1/6

1/4

1/8

1/5

1/3

1/5

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/16

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

965 cd/m2

1/24 771 cd/m2

1/19 445 cd/m2

1/18 911 cd/m2

1/16 828 cd/m2

1/18 313 cd/m2

1/11 268 cd/m2

1/16 286 cd/m2

1715 77 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/3

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/5

1/10

1/5

1/4

1/6

1/10

1/13

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

126 cd/m2

1/15 203 cd/m2

1/16 133 cd/m2

1/21 88,4 cd/m2

1/16 127 cd/m2

1/12 35,4 cd/m2

1/38 102 cd/m2

1/29 133 cd/m2

FIGURA 68: sopra, tabella dello studio privo di sistemi di ombreggiamento (sol.1); sotto, tabella dello studio con ombreggiamenti esistenti azionati. In entrambe le tabelle sono riportati i valori di illuminamento medio sul piano di lavoro e abbagliamento. 1

112

Il confronto tra il modello privo di sistemi di ombreggiamento (sol.1) e modello con tende abbassate per evitare fenomeno d'abbagliamento (sol.2) ha portato alle seguenti conclusioni che sono state poi riassunte e schematizzate graficamente nella pagina successiva: • FATTORE MEDIO DI LUCE DIURNA: Il seguente fattore è calcolato in condizioni di cielo coperto e prevede il non utilizzo dei sistemi di ombreggiamento durante il rilievo. Questo comporta ad analizzare la sola sol. 1. Il fattore medio di luce diurna ha valore 3,9 %. La normativa italiana (UNI 10840:2007) afferma che il valore minimo deve essere pari a 1% se la destinazione d'uso è ufficio. Si fa riferimento a una normativa dedicata all'edilizia scolastica perché non esiste alcuna normativa specifica del fattore medio di luce diurna per il settore del terziario; inoltre la Circolare Ministero dei Lavori n. 13011 del 22/12/74 dedicata alle strutture ospedaliere fa riferimento a UNI 10840:2007. Quindi è ampiamente soddisfatta la condizione. • ILLUMINAMENTO: in UNI EN 12464-1:2007 si da indicazione che l'illuminamento medio negli uffici, in corrispondenza del piano di lavoro deve essere 500 lx. Nelle tabelle qui affianco sono state segnate tutte le condizioni non soddisfatte. E' evidente che in caso di utilizzo degli ombreggiamenti attuali per eliminare l'abbagliamento si verificano situazioni in cui la luce naturale non riesce a soddisfare i limiti di legge richiedendo quindi l'utilizzo della luce artificiale. Il verificarsi di tale condizione viene rappresentato nella pagina successiva, nel cerchio più esterno differenziandosi per modello con e senza tenda, cielo sereno e cielo coperto. • ABBAGLIAMENTO: come precedentemente affermato, tale fenomeno è stato analizzato attraverso i rapporti di luminanza. Nella sol. 1 è spesso verificato il fenomeno in quanto l'ambiente è privo di utilizzo dell'ombreggiamento. Nella sol. 2 il fenomeno non è più verificato a discapito dell'illuminamento insufficiente nell'ambiente. Nella pagina successiva i cerchi più interni, personalizzati per utente, rappresentano la probabilità di abbagliamento delle singole postazioni. • FABBISOGNO ENERGETICO: E' interessante osservare quanto la luce naturale influisca positivamente sui consumi di un ambiente. Sfruttando al massimo tale risorsa naturale è possibile abbattere il fabbisogno energetico per illuminazione artificiale fino all' 89%. Il sistema di ombreggiamento interno esistente non riesce a soddisfare al pieno tutti questi parametri, per meglio dire, sono in grado di evitare il fenomeno dell'abbagliamento, ma durante il loro utilizzo, l'illuminamento dell'ambiente viene ampiamente abbattuto soprattutto durante il periodo invernale. Di seguito verranno esaminate soluzioni per le quali si cerca di trovare un compromesso in termini di comfort visivo e fabbisogno energetico.

113

R I

500 LX

N A

3,9

0,15 515 W 500 LX

A M

IN V E

N A

N N T

R I

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

O N R

A M

O N R

500 LX

IN V E

R I

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

POTENZA INSTALLATA:

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

FLDmin/FLDmax:

IN V E

N N T

FmLD:

A M

52,71 M²

MQ:

A M

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

O N R

140 °

IN V E

O N R

INCLINAZIONE NORD:

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

11° 3’

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

44° 5’

LONGITUDINE:

GRAFICI DI SINTESI DELL’ILLUMINAMENTO E ABBAGLIAMENTO PER MODELLO CON E SENZA OMBREGGIAMENTI IN CONDIZIONI DI CIELO SERENO E COPERTO

R I

LATITUDINE:

1 ANNO, 4 STAGIONI, 12 MESI, 48 SETTIMANE, 365 GIORNI gennaio

stagioni giorni di luce

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

20giorni 15giorni 10giorni 5giorni

ore di lavoro

180h 160h 140h 120h 100h 80h 60h 40h 20h

festività

1 SETTIMANA, 5 GIORNI LAVORATIVI, 178 ORE lunedi giorni lavorativi orario lavoro

martedi

mercoledi

giovedi

CONFRONTO TRA ORE DI UTILIZZO/NON UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE E ORE DI LAVORO ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 1

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 2

ORE DI LAVORO

200

150

100

gennaio

febbraio

marzo

aprile

SOL.1: Minimo utilizzo luce artificiale. SOL. 2: Massimo artificiale.

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

KWh/m2 SOL 1

ottobre

novembre

dicembre

KWh/m2 SOL 2

1,8

1,35

utilizzo

luce

0,9

0,45

0 gennaio febbraio

luglio

agosto

venerdi

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

SOL. 1

2,2 KWh/m²annuo

SOL. 2

18,76 KWh/m²annuo

settembre

ottobre

sabato

novembre

domenica

settembre ottobre novembre dicembre

dicembre

PROGETTO

6.1

VETRI RIFLETTENTI In seguito all'analisi dello stato di fatto e avendo valutato l'efficienza dell'attuale sistema di ombreggiamento presente alla sede unica del comune di Bologna si è proceduto a valutare delle alternative progettuali per cercare di migliorare le condizioni di comfort visivo e di ridurre il fabbisogno energetico. L'approccio prevede l'utilizzo di sistemi poco invasivi per non andare ad alterare l'impatto architettonico della struttura. Una prima scelta è ricaduta sui vetri riflettenti. I vetri riflettenti sono utilizzati principalmente in edifici aventi grandi vetrate poiché riescono a riflettere gran parte della radiazione solare andando ad attenuare il suo effetto all'interno degli ambienti. Con questa tipologia d'intervento è possibile attenuare l'ingresso di luce solare all'interno dell'ambiente e lasciare agli utenti una vista verso l'esterno libera, priva di ostruzioni. L'effetto dei vetri riflettenti è possibile riprodurlo attraverso due differenti approcci: – applicazione di una pellicola riflettente sulla superficie interna del vetro; – sostituzione dei vetri di progetto. La sostituzione dei vetri richiederebbe ingenti costi ma il suo effetto è permanente e duraturo negli anni; l'utilizzo di pellicole, invece, con il tempo potrebbe richiedere della manutenzione o la sua sostituzione perché la colla potrebbe perdere il suo effetto. In Relux è possibile alterare la trasmissione luminosa dei corpi vetrati. Per questo motivo è stato inserito un valore pari al 30% (valore reperito da vetri riflettenti posti in commercio). Se parte della radiazione solare viene riflessa non influenza il comfort visivo; questo aspetto potrebbe interessare valutazioni energetiche. Inserendo un valore di trasmissione luminosa inferiore rispetto ai classici vetri trasparenti risulterà un vetro più scuro in cui la luce solare penetra molto meno. L'analisi con questa tipologia progettuale è stata condotta mettendo a confronto i nuovi valori di fattore medio di luce diurna poiché l'utilizzo dei vetri riflettenti è pensato come alternativa a sistemi di ombreggiamento classici a favore della vista verso l'esterno degli utenti. E' stato possibile relazionare anche l'economicità tra lo stato attuale dei vetri e vetri riflettenti. Di seguito vengono riportate le analisi dello Studio I con il nuovo sistema vetrato.

117

STUDIO 713_vetri riﬂettenti 21 giugno 9:00

21 settembre 12:00

15:00

22 dicembre

9:00

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6) Cielo sereno

0,16

0,45

0,51

0,2

0,19

0,5

0,52

0,23

0,5

Cielo coperto

0,36

0,37

0,36

0,37

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 3010 lx Cielo coperto 209 lx

797 lx

380 lx

4140 lx

2210 lx

336 lx

1110 lx

1260 lx

144 lx

329 lx

318 lx

127 lx

253 lx

234 lx

63 lx

140 lx

78 lx

ABBAGLIAMENTO

T=30%

Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/2

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/6

1/30

1/3

1/6

1/18

1/11

1/5

1/11

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/16

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1900 cd/m2

1/61 3370 cd/m2

1/67 2300 cd/m2

1/11 1710 cd/m2

1/40 2800 cd/m2

1/60 1790 cd/m2

1/41 2670 cd/m2

1/33 1920 cd/m2

Percentuale FmLD=1,72 FLDmin=0,63 FLDmax=4,2 FLDmin/FmL FLDmin/FLDm E esterno= 1

1/40 650 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/10

1/9

1/10

1/33

1/36

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/34

709 cd/m2

844 cd/m2 347 cd/m2

836 cd/m2

1/39 795 cd/m2

1/36 668 cd/m2

1/34 169 cd/m2

1/34 369 cd/m2

1/33 215 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/4

1/8

1/25

1/3

1/4

1/25

1/3

1/5

1/12

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/5

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

645 cd/m2

1/22 1130 cd/m2

1/32 1140 cd/m2

1/17 2300 cd/m2

1/22 1210 cd/m2

1/28 825 cd/m2

1/6 832 cd/m2

1/29 964 cd/m2

1/53 590 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/10

1/9

1/10

1/8

1/9

1/10

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/40 656 cd/m2

1/36 886 cd/m2

1/39 918 cd/m2

1/37 362 cd/m2

1/36 679 cd/m2

1/39 674 cd/m2

1/37 172 cd/m2

1/37 387 cd/m2

1/36 221 cd/m2

FIGURA 69: Vista generale dello Studio I con il sistema di vetri riflettenti

Con i vetri riflettenti vengono attenuati i fenomeni d'abbagliamento in condizioni di cielo coperto, ma, l'utente 1 continua ad essere abbagliato in condizioni di cielo sereno e illuminamento_CIELO COPERTO soleggiato. L'abbagliamento è stato Distribuzione valutato come per lo stato di fatto, quindi con una altezza del piano di riferimento di 1,20 m e in condizioni di cielo coperto e sereno soleggiato. Questi nuovi vetri di progetto non riescono ad attenuare l'eccessiva luminosità proveniente dal sole suggerendo un'abbinamento con sistemi di ombreggiamento mobili. Il valore medio dell'illuminamento raramente viene rispettato sul piano di lavoro rendendo così più frequente l'utilizzo della luce artificiale. Il fattore medio di luce diurno è drasticamente diminuito restando però sempre accettabile. CIELO COPERTO

21 giugno

9:00

Emin 76 lx

12:00

118 lx

Emedio 209 lx

115 lx

329 lx

21 settembre

15:00

9:00

47 lx

318 lx

12:00

92 lx

127 lx

85 lx

253 lx

9:00

23 lx

234 lx

12:00

51 lx

63 lx

21 dicembre 15:00

29 lx

140 lx

78 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,36

0,37

0,36

0,37

Emin/Emax

0,15

0,14

0,15

FmLD=1,72 %

FLDmin=0,63 FLDmax=4,22 FLDmin/FmLD=0,36 FLDmin/FLDmax=0,15 E esterno=12200 lx

FIGURA 70: Vista generale dello Studio I con il sistema di vetri riflettenti

118

15:00

32%

68%

Tabella 1-1-1 gennaio

febbraio

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

16,3%

GIORNI CON LUCE

5,053

Vetri riflettenti, cielo coperto 31

7500

5000

35,6%

52,5%

56,6%

7,448

11,036

15,75

17,546

dicembre ANNO

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

61,5%

68,7%

61,6%

57%

43,1%

18,7%

11,8%

18,45

21,297

19,096

17,1

13,361

5,61

3,658

Vetri progetto, cielo sereno 31 30

184

160

176

120

184

168

176

160

184

176

168

1920

11,5%

25,5%

49,7%

56,5%

61,5%

68,7%

60,3%

47,7%

23,9%

4,8%

20%

32,4%

1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,84

1,76

1,68

19,20

28,152

94,56

154,352

119,64

184

168

176

155,04

144,624

52,624

10,752

1647,36

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.2

3,864

18,4

44,88

59,64

103,96

103,32

120,912

38,592

76,32

43,976

8,448

33,6

1297,92

515

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 1

155,848

65,44

21,648 0,360000000000014

4,95999999999998

39,376

123,376

157,248

272,64

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 2

180,136

141,6

131,12

60,36

80,04

64,68

55,088

25,408

83,68

140,024

167,552

134,4

622,08

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 3

184

160

176

120

184

168

176

160

184

176

168

1920

Wh mensili SOL 1

80261,72

33701,6

11148,72

185,400000000007

2554,39999999999

20278,64

63538,64

80982,72

140409,6

Wh mensili SOL 2 KWh mensili SOL 2

21 giugno_H12 Wh mensili SOL 3

80,261

33,7

11,148

0,185

2,55

20,27

63,53

80,98

140,4

92770,04

72924

67526,8

31085,4

41220,6

33310,2

28370,32

13085,12

43095,2

72112,36

86289,28

69216

320371,2

92,77

72,924

67,526

31,085

41,22

33,31

28,37

13,085

43,095

72,112

86,289

69,216

320,371

94,76

82,4

90,64

61,8

94,76

86,52

90,64

32,96

82,4

94,76

KWh mensili SOL 1

0 21 giugno_H9

26,6%

giugno

Vetri30progetto, 31cielo coperto 31

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1

POTENZA INSTALLATA (W)

2500

maggio

2,1%

ORE DI LAVORO PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

aprile

GIORNI

10000

marzo

Vetri riflettenti, cielo30 sereno 31

2194760 giugno_H15 82400

KWh mensili SOL 3

21 settembre_H9 21 settembre_H12 90640 61800 94760 86520 21 settembre_H15 90640 32960 21 dicembre_H9 82400

21 dicembre_H12 90640

94760

86,52

988,8

1,52

0,63

0,21

0,003

0,04

0,38

1,2

1,53

KWh/m2 SOL 2

1,76

1,38

1,28

0,58

0,78

0,63

0,53

0,24

0,81

1,36

1,63

1,31

6,07

KWh/m2 SOL 3

1,79

1,56

1,72

1,17

1,79

1,64

1,71

0,62

1,56

1,79

1,72

1,64

18,76

KWh/m2 SOL 1

2,66

FIGURA 71: Confronto dei valori di illuminamento medio tra vetri di progetto (78% di coefficiente di trasmissione luminosa) e vetri riflettenti (30% di coefficiente di trasmissione luminosa). KWh/m2 SOL 1 KWh/m2 SOL 1

KWh/m2 SOL 2

KWh/m2 SOL 3

MQ = 52,71 m2

21 dicembre_H15 988800

86520

90,64

KWh/m2 SOL 2

Le considerazioni svolte sull'economicità sono analoghe a quelle fatte nel paragrafo 5.4. E' stato analizzato lo studio I con vetri riflettenti inserendo il fattore medio di luce diurna pari a 1,72% così come calcolato in precedenza. La potenza installata per l'illuminazione artificiale resta inalterata così come la fruizione al suo interno. Il confronto tra lo stato di fatto (sol. 1) e con i vetri riflettenti (sol. 2) è stato interessante in quanto è quantificabile come può incidere la sostituzione e i vantaggi di un vetro rispetto un altro. 1,8

4,5

1,35

0,9

1,5

0,45

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

gennaio

febbraio

novembre

dicembre

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

novembre dicembre

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.2

200

150

100

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

FIGURA 72: Confronto ore di inutilizzo luce artificiale tra vetri con coefficiente di trasmissione luminosa pari a 78% (sol. 1) e vetri riflettenti (sol. 2). ANNO

Relux ha permesso di valutare e di riportare i periodi dell'anno e la fascia orario di utilizzo della luce artificiale necessaria per soddisfare i 500 lx sul piano di lavoro e un fattore medio di luce diurno pari a 1,72%. Le stime che svolge il software sono puramente qualitative, ma utili al fine di capire le richieste di un ambiente specifico. KWh/m2 SOL 1

KWh/m2 SOL 2

KWh/m2 SOL 3

In condizioni di cielo coperto i vetri della sol. 1 riescono a soddisfare le esigenze di illuminamento durante metà giornata e dal mese di marzo fino a quello di ottobre; durante questo lasso di tempo la luce artificiale non viene utilizzata non influendo sul fabbisogno energetico complessivo. Nella sol. 2, invece, la luce artificiale è sempre accesa in condizioni di cielo coperto, da gennaio a dicembre, e per tutte le 9 ore di lavoro. In condizioni di cielo sereno, invece, per cinque mesi l'anno (gennaio-marzo, ottobredicembre) la luce artificiale viene utilizzata per poche ore, un ora a inizio giornata lavorativa e durante il pomeriggio con la sol. 1. Questa è una valutazione quantitativa poiché, non tiene in conto delle abitudini da parte degli utenti e delle loro esigenze, come l'utilizzo delle tende. Relux non valuta l'utilizzo di tende durante l'anno nel calcolo dell'economicità per questo motivo è lecito leggere queste analisi in modo estimativo cercando di capire le potenzialità dell'ambiente. Con la sol. 2, in condizioni di cielo sereno, la luce artificiale non viene utilizzata nel periodo estivo per tutta la giornata lavorativa andando così a utilizzarla per alcune ore

119

agos

RICHIESTO ORE DI LAVORO/ 100

1,84

1,60

1,76

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

3,864

18,4

44,88

ORE DI LAVORO IN UN ANNO

nel resto dell'anno. gennaio

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE PROBABILITA’ PRESENZAORE DEL DI LAVORO SOLE PERCENTUALE DELL’ORARIO DI ORE DI LAVORO LAVORO DURANTE PERCENTUALE IL QUALE LA LUCE DELL’ORARIO DI NATURALE E’ LAVORO DURANTE SUFFICIENTE PER IL QUALE LA LUCE L’ILLUMINAMENTO NATURALE E’ RICHIESTO SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO ORE DI LAVORO/ RICHIESTO100

febbraio

16,3

gennaio

ECONOMICITA_719 marzo

26,6

febbraio

16,3

aprile

35,6

26,6

maggio

aprile

35,6

56,6

maggio

52,5

giugno

luglio

ECONOMICITA_719

52,5

marzo

61,5

giugno

56,6

agosto

settembre

61,6

68,7

luglio

61,5

agosto

68,7

settembre

61,6

ottobre

novembre

43,1

18,7

ottobre

43,1

18,7

160

176

120

184

168

176

160

184

176

11,5%

25,5%

49,7%

56,5%

61,5%

68,7%

60,3%

47,7%

23,9%

4,8%

160

176

120

184

168

176

160

184

2,1%

11,5%

25,5%

49,7%

56,5%

61,5%

68,7%

60,3%

47,7%

23,9%

150

ORE DI LAVORO

11,8 11,8

184 2,1% 184

dicembre ANNO

novembre 200

168

1920

20%

32,4%

176

168

1920

4,8%

20%

32,4%

1,68

33,6 19,20

33,6

1297,92

100 1,84 1,84

ORE DI LAVORO/ ORE IN CUI LUCE 100 ARTIFICIALE E’ SPENTA ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ DI LAVORO IN ORE SPENTA UN ANNO ORE DI LAVORO IN UN ANNO

1,60 1,60

3,864

1,76 1,76

18,4

1,20 1,20

44,88

59,64

1,84 1,84

103,96

1,68 1,68

1,76 1,76

103,32

0,64 0,64

120,912

1,60 1,60

38,592

1,84 1,84

76,32

50 43,976

43,976

1,76 1,76 8,448

19,20 1297,92

gennaio

febbraio

marzo 622,08

aprile

maggio

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

ORE DI LAVORO

200

1,68

622,08

ORE DI LAVORO

8,448

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

200

150 150

32%

100 100

68%

0 0

gennaio

febbraio

marzo

aprile aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

FIGURA 73: Analisi dei consumi di luce artificiale per sol. 2.

ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

32% 32%

gennaio gennaio

PROBABILITA’ PRESENZA DEL PROBABILITA’ PRESENZASOLE DEL SOLE GIORNI CON LUCE GIORNI CON LUCE ORE DI LAVORO ORE DI LAVORO PERCENTUALE

DELL’ORARIO DI PERCENTUALE LAVORO DURANTE DELL’ORARIO DI IL QUALE LA LUCE LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE E’ NATURALE NATURALESUFFICIENTE E’ PER SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

184

KWh/m2 SOL 2 KWh/m2 SOL 2 KWh/m2 SOL 3 KWh/m2 SOL 3

aprile

marzo

aprile

26,6%

35,6%

16,3%

26,6%

5,053 5,053

marzo

16,3%

184

35,6%

7,448 7,448 160

2,1%

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

16,3%

26,6%

35,6%

GIORNI CON LUCE

5,053

7,448

11,036

184

160

176

2,1%

11,5%

25,5%

160 11,5%

11,5%

52,5%

11,036 11,036 176

maggio

30 maggio 52,5%

176

120

25,5%

giugno

31 giugno

luglio

61,5%

56,6%

15,75 15,75

Tabella 1-1-1 Tabella 1-1-1

120 49,7%

49,7%

61,5%

17,546 17,546 184

184

168

56,5%

168 61,5%

61,5%

agosto

31 agosto 68,7%

68,7%

18,45 18,45

luglio 31 61,6%

21,297 21,297 176

176 68,7%

68,7%

settembre

settembre 31 61,6%

30ottobre

57%

64 60,3%

60,3%

160

47,7%

13,361 184

1,84

92,77 94760 94,76 1,52 1,76 1,79

92,77

94760 94,76 1,52 1,76 1,79

1,60 94,56

18,4

515 65,44

1,60 94,56

18,4

515 65,44

1,76 154,352

44,88

515

1,76 154,352

1,20 119,64

44,88

515

59,64

515

1,20 119,64

59,64

515

21,648 0,360000000000014 21,648 0,360000000000014

1,84 184

103,96

515 0

1,84

1,68

184

168

103,96

103,32

515

1,68 168

103,32

515 0

1,76 176

120,912

515 0

1,76 176

120,912

515 0

0,64

0,64 64

38,592

515 0

38,592

515

1,60

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 3 1,84

1,84 155,04 144,624

155,04

76,32

515

1,761 Wh144,624 mensili SOL 52,624

KWh mensili SOL 1 Wh mensili SOL 2 43,976

43,976

0 4,95999999999998 4,95999999999998 39,376

141,6

160

33701,6 33,7 72924 72,924 82400 82,4 0,63 1,38 1,56

141,6

160

33701,6 33,7 72924 72,924 82400 82,4 0,63 1,38 1,56

131,12

176

11148,72 11,148 67526,8 67,526 90640 90,64 0,21 1,28 1,72

131,12

176

60,36

120

60,36

120

80,04

184

11148,72 185,400000000007 185,400000000007 0 11,148 0,185 0,185 0 67526,8 31085,4 31085,4 41220,6 67,526 31,085 31,085 41,22 90640 61800 61800 94760 90,64 0,21 1,28 1,72

61,8 0,003 0,58 1,17

61,8

0,003 0,58 1,17

94,76 0 0,78 1,79

80,04

64,68

184

168

0 41220,6 41,22

94,76 0 0,78 1,79

168

0 0

55,088

176

0 0

55,088

176

0 0

25,408

0 0

86520

28370,32 13085,12 28,37 13,085 90640 32960

86,52

90,64

32,96

33,31

0 0,63 1,64

86,52

0 0,63 1,64

0 0,53 1,71

90,64

0 0,53 1,71

25,408

33310,2 28370,32 33,31 28,37 86520 90640

33310,2

94760

64,68

0 0,24 0,62

160

123,376

KWh/m2 SOL 3 140,024

167,552

184

KWh/m2 SOL 2 KWh/m2 SOL 2

KWh/m2 SOL 3 KWh/m2 SOL 3

0,9

176

0 2554,39999999999 20278,64 2554,39999999999 20278,64 63538,64 0 2,55 20,27 2,55 20,27 1,8 63,53 13085,12 43095,2 72112,36 43095,2 72112,36 86289,28 13,085 43,095 72,112 43,095 72,112 86,289 32960 82400 94760 82400 947601,35 90640 32,96

0 0,24 0,62

82,4

0,04

0,81

1,56

94,76

0,38

0,38 1,36

0,9

1,79

1,36 1,79

90,64 1,2 1,63 1,72

18,4

44,88

515

176

3,658

155,848

168

4,8%

20%

65,44 1920

180,136

141,6

184 1,76

1,68 52,624 80261,72 10,752

80,261

8,448

515

1920

131,12

160 1,68

176 19,20

19,20 33701,6 1647,36 10,752 1647,36

92770,04

11,148

72924

67526,8

33,6 1297,92 1297,92 72,924

33,6 92,77

94760

515

515 94,76

82400 515 82,4

515

157,248 0,63 272,64

272,64

1,79

1,56 134,4 622,08

622,08

1,76

176

134,4

90,64

1,2 1,63 1,72

168

1920

80982,72 SOL 1

140409,6 80,98 140,4 69216 320371,2 69,216 320,371 86520 988800

86,52

1,53

1,31

988,8 2,66 6,07

1,64 18,76

1,64

185

67,526 90640 90,64 0,21

1,38

168

63538,64KWh/m2 80982,72 63,53 80,98 86289,28 69216 86,289 69,216 90640 86520

11148,72

33,7

123,376 1,52 157,248 167,552

21,648 0,36

32,4%

1,28 1,72

1920

140409,6KWh/m2

SOL 2

140,4

MQ =MQ 52,7

320371,2

320,371 988800

988,8 2,66 6,07 18,76

SOL 1 KWh/m2 SOL KWh/m2 1

KWh/m2 SOL 2

1,8

1,35

515

39,376 KWh/m2 SOL 1

83,68 140,024

83,68

31 11,8%

3,658

KWh/m2 SOL 2

KWh/m2 SOL 1 KWh/m2 SOL 1

1,35

11,8%

KWh mensili SOL 3

0,45

1,8

8,448

Wh mensili SOL 3 515

dicembre ANNO

18,7%

KWh mensili SOL 2

515

1,76 154,352

ANNO dicembre 30 3,864

4,8%

1,60

1,60 94,56

5,61

5,61 ORE DI 184 UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE 176 23,9% SOL 1

23,9%

1,84

515

POTENZA 13,361 (W) INSTALLATA

17,1 17,1

marzo

28,152

novembre

31 LUCE ORE IN CUI ARTIFICIALE 43,1% E’ 30 SPENTA SOL.2 18,7%

43,1%

19,096 19,096

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ ottobre SPENTA SOL.1

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 2

1,84

KWh mensili SOL 3 KWh mensili SOL 3 KWh/m2 SOL 1 KWh/m2 SOL 1

febbraio

31 febbraio

ORE IN CUI LUCE 28,152 ORE IN CUIARTIFICIALE LUCE 28,152 E’ ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1 SPENTA SOL.1 ORE IN CUI LUCE 3,864 ORE IN CUIARTIFICIALE LUCE 3,864 E’ ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.2 SPENTA SOL.2 POTENZA 515 POTENZA INSTALLATA (W) 515 INSTALLATA (W) ORE DI UTILIZZO 155,848 ORE DI UTILIZZO 155,848 LUCE ARTIFICIALE LUCE ARTIFICIALE SOL 1 SOL 1 ORE DI UTILIZZO 180,136 ORE DI UTILIZZO 180,136 LUCE ARTIFICIALE LUCE ARTIFICIALE SOL 2 SOL 2 ORE DI UTILIZZO 184 ORE DI UTILIZZO 184 LUCE ARTIFICIALE LUCE ARTIFICIALE SOL 3 SOL 3 Wh mensili SOL 1 80261,72 Wh mensili SOL 1 80261,72 80,261 KWh mensili SOL 1 80,261 KWh mensili SOL 1 Wh mensili SOL 2 92770,04 Wh mensili SOL 2 92770,04 KWh mensili SOL 2 KWh mensili SOL 2 Wh mensili SOL 3 Wh mensili SOL 3

PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

68%

GIORNI

febbraio

ORE DI LAVORO

68%

GIORNI

gennaio GIORNI

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

FIGURA 74: Nella colonna di sinistra è riportato l'utilizzo della luce artificiale in4,5 condizioni di cielo coperto e nella 4,5 colonna di destra in condizioni di cielo sereno. Nella prima fila è riportata la condizione con vetri aventi indice di trasmissione luminosa pari a 78%(sol. 1), mentre nella seconda fila con vetri riflettenti (sol. 2). 3 3

maggio

giugno

luglio

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPE

120

1,5

0,45

1,5

gennaio

200

febbraio gennaio 150

marzo febbraio

aprile marzo

maggio aprile

giugno maggio

giug

PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

2,1%

11,5%

25,5%

49,7%

56,5%

61,5%

68,7%

60,3%

47,7%

23,9%

4,8%

20%

ORE DI LAVORO/ 100

1,84

1,60

1,76

1,20

1,84

1,68

1,76

0,64

1,60

1,84

1,76

1,68

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

3,864

18,4

44,88

59,64

103,96

103,32

120,912

38,592

76,32

43,976

8,448

33,6

La scelta di vetri con alti valori di trasmissione luminosa abbatte il fabbisogno energetico della luce artificiale a discapito del comfort visivo (cap. 5.3) rendendo indispensabile l'utilizzo di sistemi di ombreggiamento mobili che aiutino a indirizzare i raggi diretti del sole non verso il campo visivo degli utenti. Confrontando il fabbisogno energetico di questa prima soluzione rispetto al consumo massimo di luce artificiale vi è un risparmio del 86%. maggio giugno luglio agosto settembre ottobre novembre dicembre La sostituzione dei vetri con valore di trasmissione luminosa nettamente inferiore (τ=30%) comporta un consumo maggiore rispetto a vetri con trasmissione luminosa superiore (τ=78%) ANNO del 228% migliorando però le condizioni di comfort visivo. E' evidente dalla precedente analisi che non basta sostituire vetri o applicare pellicole KWh/m2 SOL 1 antiriflettenti ma è necessario intervenire anche con sistemi di ombreggiamento che riescano ad attenuare gli effetti dei raggi 32% KWh/m2 SOL 2 diretti del sole. E' indubbio però che, anche sostituendo 68% i vetri o applicare pellicole, si ha un abbattimento del fabbisogno energetico KWh/m2 SOL 3 del 309% rispetto all'utilizzo massimale 0 5 10 15 20 della luce artificiale. ORE DI LAVORO IN UN ANNO

ORE DI LAVORO

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

200

150

marzo

aprile

100

Tabella 1-1

gennaio

febbraio

50 marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

31,0

28,0

31,0

30,0

31,0

30,0

31,0

30,0

31,0

30,0

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,6

0,4

0,2

GIORNI

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

GIORNI CON LUCE ORE DI LAVORO

PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

dicembre ANNO 31,0

0,1

ottobre

novembre

dicembre

5,1

7,4

11,0

15,8

17,5

18,5

21,3

19,1

17,1

13,4

5,6

3,7

184,0

160,0

176,0

120,0

184,0

168,0

176,0

64,0

160,0

184,0

176,0

168,0

1920,0

0,2

0,6

0,9

1,0

0,8

0,3

0,1

0,7

ORE DI LAVORO IN UN ANNO ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

1,8

1,6

1,8

1,2

1,8

1,7

1,8

0,6

1,6

1,8

1,7

19,2

28,2

94,6

154,4

120,0

184,0

168,0

176,0

64,0

155,0

144,6

52,6

10,8

1647,4

POTENZA INSTALLATA (W)

515,0

ORE DI UTILIZZO DELLA LUCE ARTIFICIALE SOL 1

155,8

65,4

21,6

5,0

39,4

123,4

157,2

272,6

ORE DI UTILIZZO DELLA LUCE ARTIFICIALE SOL 2

184,0

160,0

176,0

160,0

184,0

176,0

168,0

1920,0

KWh SOL 1

80,3

20,3

63,5

81,0

140,4

KWh SOL 2

90,6

86,5

1,2

1,5

ORE IN CUI LA LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA

0,0 -

120,0

0,2 -

33,7

11,1

94,8

82,4

90,6

1,5

0,6

0,2

0,0 -

KWh/m2 SOL 2

1,8

1,6

1,7

1,2

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE febbraio

PROBABILITA’ PRESENZA DEL SOLE

16,3%

26,6%

GIORNI CON LUCE

5,053

7,448

184

160

2,1%

11,5%

ORE DI LAVORO PERCENTUALE DELL’ORARIO DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ SUFFICIENTE PER L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

1,60

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1

28,152

94,56

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.2

3,864

18,4

515

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 1

155,848

65,44

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 2

180,136

141,6

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 3

184

160

POTENZA INSTALLATA (W)

KWh mensili SOL 1

80,261

33,7

KWh mensili SOL 2

92,77

72,924

KWh/m2 SOL 3

25,5%

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA 1,76 SOL.2 154,352 POTENZA INSTALLATA (W)

ORE DI UTILIZZO 44,88 LUCE ARTIFICIALE SOL 1 ORE DI UTILIZZO 515 LUCE ARTIFICIALE SOL 2 21,648

ORE DI UTILIZZO LUCE ARTIFICIALE SOL 3 131,12

Wh mensili SOL 1 KWh mensili SOL 1 176

Wh mensili SOL 2 KWh mensili SOL 2 11,148

Wh mensili SOL 3 67,526

KWh mensili SOL 3

28 26,6%

5,053

7,448

aprile

1,7

94,8 1-1-1 Tabella

82,4

0,4

maggio

0,6

giugno

1,6

luglio

1,8

35,6%

52,5%

Tabella 1-1-1 11,036

15,75

184

maggio

160

giugno

176

luglio

11,5%

25,5%

56,6%

61,5%

17,546

120 agosto 49,7%

1,7

68,7%

18,45

settembre 184 30

56,5%

61,6%

21,297

19,096

ANNO dicembre 64

ottobre 168

novembre 176

68,7% 30

60,3%31

61,5%

52,5%

56,6%

61,5%

68,7%

61,6%

57%

43,1%

18,7%

11,8%

15,75

17,546

18,45

21,297

19,096

17,1

13,361

5,61

3,658

120

184

168

176

160

184

176

49,7%

56,5%

1,84

1,60

28,152

3,864

59,64

515

180,136

0,36 -

80261,72

120

80,04

80,261

0,185 -

92,77 94760 94,76

90,64

61,8

1,52

0,63

0,21

0,003 -

1,76

1,38

KWh/m21,28 SOL 2

0,58

1,56

KWh/m21,72 SOL 3

1,17

1,52

33,7 72924 -

41,22

82400 82,4

1,79

0,78

0,63 1,38 1,56

1,79

176

515

21,648 0,360000000000014 120,912

131,12

515 -

64,68

185,400000000007

11,148

67,526 90640 90,64

86,52 0,63 1,64

0,21

0,185

176

31085,4 -

28,37

61,8

90,64

1,28 1,72

103,96

0,003

0,53

0,58 1,17

1,71

23,9%

4,8%

176

120,912

1,76

52,624

10,7

38,592

76,32

43,976

8,448

144,624 515

52,624 515

10,752 515

32,96

0,24 0,62

515

123,376

157,2

25,408 515

83,68 515

140,024

167,552

157,248

272,64

33,6

515

64,68 515

55,088515

4,95

39,376

123,376

140,024

167,552

134,4

0 41220,6 41,22

13,085

515

39,376

8,448

83,68

94760

160

2,55

43,095

94,76

0 0,78

82,4 0,04 0,81

1,79 1,56

168

176

0 33310,2

184

176

20,27

63,53

86289,28

692

43,095

72,112

86,289

69,2

82400

94760

90640

865

82,4

94,76

90,64

0,04

0,38

1,2

0,24

0,81

1,36

1,63

0,62 1,64

1,56 18,76

1,79

1,72

28,37

13,085

90640

32960

90,64

32,96

0,63

90,64

0,38

0,53

1,36

1,2

1,63

1,64 1,79

1,711,72

80982

72112,36

86,52

94,76

176

63538,64

KWh/m2 SOL 1= 2 KWh/m2 SOL 2=6 KWh/m2 SOL 3= 1

2,55

33,31

63,53

184

20278,64

43095,2

86520

86,289

160

622,08

2554,39999999999

168

13085,12

20,27

1297,92

28370,32

72,112

MQ = 52,71 m2 Sol 1: modello se Sol 2: modello se Sol 3: modello se

1647,36 515

43,976

184 25,408

19,20

4,95999999999998

76,32

80,04

176 4,8%

1,84

515155,04

515

5,61

184 23,9%

144,624

13,361

160

155,04

1,68

17,1

47,7%

1,76

1,60

1,84

38,592

dicem

30 18,7%

1920

168

novembre

31 43,1%

32,4%

0,64

ottobre

57%

168

1,76

103,32

18,8

20%

1,68

1,60

31,085 61800

47,7%

0,64

120

55,088

67526,8

33,31

60,36

515

176

11148,72

168

72,924

94,76

1,76

168

1,84 184

59,64 1,76

103,32

60,3%

119,64

44,88

160

33701,6

184

92770,04

31,085

141,6

515

184

60,36

515 65,44

103,96

1,20

154,352

1,68

184

515 155,848

68,7%

1,76

18,4 1,84

119,64

61,5%

94,56

1,20

2,7

settembre

1,6

KWh/m2 SOL 1 KWh/m2 SOL 2

988,8

agosto

FIGURA 75: Confronto FmLD tra la sol. 1, sol. 2 e sol. 3. 31

2,1%

82,4

1,79

marzo

33,0

94,76

KWh/m2 SOL 1

1,6

2,6

90,6

aprile

MQ = 52,71 m2 Sol 1: modello senza tende t=78% Sol 2: modello senza tenda t=30% Sol 3: modello senza finestra

KWh mensili SOL 3

KWh/m2 SOL 2

31 PERCENTUALE DELL’ORARIO 35,6% DI LAVORO DURANTE IL QUALE LA LUCE NATURALE E’ 11,036 SUFFICIENTE PER 176 L’ILLUMINAMENTO RICHIESTO

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1

1,84

KWh/m2 SOL 1

marzo ORE DI LAVORO

1,8

febbraio

64,0

86,5

16,3%

GIORNI CON LUCE gennaio GIORNI

176,0

94,8

gennaio

168,0

61,8

515,0

184,0

KWh/m2 SOL 1

GIORNI

515,0

MQ = 52,71 m2 Sol 1: modello Sol 2: modello luce artificiale t

1920

80,98

140,4

69,216

320,371

86,52

988,8

1,53

2,66

1,31

6,07

KWh/m2 SOL 1

KWh/m2 SOL 2

KWh/m2 SOL 3

1,8 4,5

1,35

0,9

0,45

= 52,71 m2

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

1,5

gennaio

febbraio

marzo

novembre dicembre

FIGURA 76: In alto è riportata la tabella riassuntiva del confronto tra i tre differenti scenari. In basso è riportato l'andamento del fabbisogno energetico mese per mese e nelle tre differenti situazioni. ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.1

ORE IN CUI LUCE ARTIFICIALE E’ SPENTA SOL.2

2,66 KWh/m² annuo SOL. 2 (τ=30%): 6,07 KWh/m² annuo SOL. 3 (τ=0%): 18,76 KWh/m² annuo 200

KWh/m2 SOL 2

gno

KWh/m2 SOL 3

SOL. 1 (τ=78%): 150

100

0 gennaio

febbraio

marzo

aprile

maggio

giugno

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

121

ANNO

luglio

agosto

settembre

ottobre

novembre

dicembre

6.2

VENEZIANE VERTICALI Con la sostituzione dell'attuale sistema di ombreggiamento (pannello in tessuto) si cerca di migliorare il contatto visivo con l'esterno da parte degli utenti e migliorare il controllo della radiazione solare. E' stato valutato l'utilizzo delle veneziane verticali disposte internamente all'ambiente. Con questo sistema non si ha alcuna alterazione del fattore medio di luce diurna poichè i vetri sono rimasti quelli esistenti (τ=78%). Sono state inserite veneziane in plastica grigio chiaro con le seguenti caratteristiche: • • •

coefficiente di riflessione pari a 78% specularità pari a 0,023 colore grigio chiaro

L'analisi è stato svolta con tre differenti inclinazioni delle veneziane: 0°, 30° e 45°. Analizzando le differenti inclinazioni è stato possibile valutare quale sia quella ottimale in termini di qualità visiva. Dall'analisi emerge che con questo utilizzo di veneziane permane all'utente la vista dell'esterno esponendolo alle forti intensità di luce naturale. Nello studio sono state poste veneziane verticali lungo l'intera parete vetrata perché si è cercato di evitare il fenomeno dell'abbagliamento da parte degli utenti. Per rendere ciò possibile si è dovuto inclinare la veneziana in due differenti modi poiché gli utenti hanno postazioni di lavoro speculari. Se si simulava l'ambiente con l'inclinazione omogenea in tutta la stanza, si sarebbe verificato l' abbagliamento solo per un utente poiché vedeva una parte di vetro privo di ostruzione, quindi a contatto diretto con la radiazione solare. Le veneziane sono alte l'intera altezza utile dello studio I, quindi 2,7m. Questo sistema di ombreggiamento prevede una regolazione manuale da parte degli utenti; questa tipologia viene spesso utilizzata all'interno di uffici in quanto può permettere la completa ostruzione della vista dando anche della privacy se necessario. Poteva essere scelto un altro materiale per riprodurre le veneziane, come ad esempio il tessuto che è attualmente in uso, ma utilizzando del materiale plastico, chiaro, si è permessa la completa riflessione dell'onda luminosa migliorando anche i valori dell'illuminamento sul piano di lavoro. Con questa tipologia di ombreggiamento si ha una più completa oscurazione della superficie vetrata andando così ad impedire la presenza di lumen eccessivi all'interno del campo visivo degli utenti.

FIGURA 77: Alterazione del prospetto con il nuovo sistema di ombreggiamento interno.

123

FIGURA 78: In alto vista prospettica dello studio I con veneziane verticali inclinate di 0°; a sinistra vista prospettica dello studio I con veneziane verticali inclinate di 30°, a destra vista prospettica dello studio I con veneziane verticali inclinate di 45°. STUDIO 713_vv_0 21 giugno

21 settembre

9:00

12:00

15:00

9:00

Cielo sereno

0,36

0,44

0,53

Cielo coperto

0,39

0,38

21 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

0,22

0,38

0,53

0,41

0,53

0,4

0,39

0,4

DISTRIBUZIONE ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6)

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 2460 lx Cielo coperto 300 lx

1320 lx

551 lx

6980 lx

1890 lx

482 lx

1730 lx

1080 lx

199 lx

474 lx

458 lx

180 lx

364 lx

336 lx

90 lx

200 lx

115 lx

ABBAGLIAMENTO Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

1/3

1/5

1/2

1/3

1/4

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/11

1/21

1/9

1/8

1/12

1/17

1/7

1/4

1/3

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/15

1/31

1/53

1/2

1/17

1/57

1/7

1/19

1/35

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1930 cd/m2

2810 cd/m2

2480 cd/m2

976 cd/m2

1939 cd/m2

1880 cd/m2

505 cd/m2

1070 cd/m2

1/3

447 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/4

1/3

1/5

1/9

1/10

1/9

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/21

1/22

1/21

1/23

1/20

1/19

1/21

1/22

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

690 cd/m2

450 cd/m2

681 cd/m2 284 cd/m2

560 cd/m2

505 cd/m2

132 cd/m2

296 cd/m2

1/2

174 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/14

1/13

1/5

1/9

1/23

1/5

1/8

1/5

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/10

1/23

1/40

1/4

1/23

1/43

1/23

1/19

1/30

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1720 cd/m2

1790 cd/m2

2120 cd/m2

964 cd/m2

2260 cd/m2

1750 cd/m2

916 cd/m2

1000 cd/m2

1/3

432 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/5

1/7

1/3

1/4

1/3

1/5

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/21

1/16

1/23

1/20

1/19

1/17

1/20

1/18

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

436 cd/m2

591 cd/m2

686 cd/m2

277 cd/m2

515 cd/m2

FIGURA 79: Tabella riassuntiva per veneziane orizzontali inclinate di 0°.

124 Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO

496 cd/m2

125 cd/m2

300 cd/m2

1/3

167 cd/m2

STUDIO 713_VV_30GRADI 21 giugno 9:00

21 settembre 12:00

15:00

9:00

21 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6) Cielo sereno

0,33

0,42

0,49

0,17

0,35

0,48

0,29

0,17

0,45

Cielo coperto

0,34

0,33

0,34

0,32

0,33

0,32

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 920 lx

523 lx

195 lx

1900 lx

785 lx

179 lx

682 lx

1290 lx

84 lx

Cielo coperto 111 lx

174 lx

168 lx

69 lx

134 lx

125 lx

35,5 lx

76 lx

45 lx

ABBAGLIAMENTO Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

1/3

1/2

1/3

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/9

1/8

1/7

1/8

1/5

1/6

1/9

1/13

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1020 cd/m2

1/17 650 cd/m2

1/15 369 cd/m2

1/19 953 cd/m2

1/18 635 cd/m2

1/20 380 cd/m2

1/15 258 cd/m2

1/23 443 cd/m2

1/16 147 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/7

1/9

1/8

1/5

1/9

1/8

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/15

1/17

1/22

1/17

1/13

1/!2

1/18

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

189 cd/m2

322 cd/m2 173 cd/m2

316 cd/m2

253 cd/m2

268 cd/m2

47 cd/m2

141 cd/m2

1/2

89,8 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/2

1/3

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/6

1/4

1/9

1/8

1/4

1/9

1/8

1/22

1/38

1/19

1/27

1/20

1/28

1/14

1/39

1/19

632 cd/m2

1210 cd/m2

471 cd/m2

665 cd/m2

793 cd/m2

551 cd/m2

297 cd/m2

1250 cd/m2

145 cd/m2

1/2

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2) Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

1/3

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/9

1/7

1/9

1/8

1/9

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/22

1/18

1/21

1/31

1/20

1/17

1/19

1/35

1/21

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

197 cd/m2

284 cd/m2

296 cd/m2

173 cd/m2

227 cd/m2

238 cd/m2

56 cd/m2

209 cd/m2

75 cd/m2

FIGURA 80: Tabella riassuntiva per veneziane verticali inclinate di 30°. STUDIO 713_veneziane verticali_45° 21 giugno

21 settembre

9:00

12:00

15:00

9:00

Cielo sereno

0,24

Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO 0,43 0,49 0,21

Cielo coperto

0,36

21 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

0,42

0,49

0,37

0,21

0,5

0,36

0,35 21 settembre

0,34

0,36

0,34 21 dicembre

DISTRIBUZIONE ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6)

CIELO COPERTO

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux)

0,36

9:00

1910 lx Cielo sereno Emin 38 lx

12:00

768 lx 60 lx

176 lxlx Cielo Emedio coperto 111

9:00

3190 lx 23 lx

268 lxlx 168

0,34

0,36

15:00

302 lx 58 lx

277 lx lx 174

ABBAGLIAMENTO Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed) Utente 1

0,35 21 giugno

106lx lx 69

0,34

12:00

989 lx 46 lx 213lxlx 134

0,34

15:00

270 lx 43 lx 197lxlx 125

0,33

0,34

9:00

879 lx 11,5 lx

12:00

1490 lx 25 lx

55 lxlx 35,5

117 76 lx lx

0,34

0,32

15:00

122 lx 15 lx 69 lxlx 45 0,33

0,32

Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/4

1/6

1/9

1/19

1/5

1/6

1/8

1/6

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/8

1/17

1/19

1/31

1/15

1/13

1/14

1/16

1/12

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1230 cd/m2

1080 cd/m2

746 cd/m2 2600 cd/m2

872 cd/m2

428 cd/m2 388 cd/m2

596 cd/m2

1/3

149 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/7

1/4

1/7

1/6

1/8

1/7

1/5

1/12

1/13

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/13

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/12

284 cd/m2

411 cd/m2

391 cd/m2 167 cd/m2

1/13 333 cd/m2

1/11 285 cd/m2

1/12 80 cd/m2

1/13 182 cd/m2

1/13 103 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/2

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/5

1/9

1/8

1/7

1/9

1/4

1/9

1/7

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/18

1/16

1/14

1/13

1/39

1/13

1/19

1/16

1/14

848 cd/m2

861 cd/m2

577 cd/m2

757 cd/m2

2280 cd/m2

419 cd/m2

683 cd/m2

898 cd/m2

186 cd/m2

1/2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/9

1/6

1/9

1/8

1/9

1/3

1/5

1/9

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/14

1/13

1/15

1/14

1/13

1/15

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

237 cd/m2

366 cd/m2

400 cd/m2

144 cd/m2

268 cd/m2

283 cd/m2

71,3 cd/m2

158 cd/m2

93 cd/m2

FIGURA 81: Tabella riassuntiva per veneziane verticali inclinate di 45°.

125

V PL co 0, g

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U A M

IN V E

R I

500 LX

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

R I

500 LX

A M

O N R

INCLINAZIONE

IN V E

O N R

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

500 LX

R I

N T

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

IN V E

A M

IN V E

O N R

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

R I

N N

O N R

500 LX

INCLINAZIONE

45°

IN V E

500 LX

A M

R I

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U A M

IN V E

R I

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

O N R

500 LX

O N R

INCLINAZIONE

30°

Veneziane verticali di 0°, cielo coperto Veneziane verticali di 30°, cielo coperto

N A

Veneziane verticali di 0°, cielo sereno Veneziane verticali di 45°, cielo coperto

N N

0° T

Veneziane verticali di 30°, cielo sereno Veneziane verticali di 45°, cielo sereno

7000

5250

3500

1750

0 21 giugno_H9

21 giugno_H12

21 giugno_H15

21 settembre_H9

21 settembre_H12

21 settembre_H15

21 dicembre_H9

21 dicembre_H12

21 dicembre_H15

ANDAMENTO ILLUMINAMENTO MEDIO

126

6.3

VENEZIANE ORIZZONTALI L'ultima alternativa nello studio di un metodo di ombreggiamento è la veneziana orizzontale disposte internamente all'ambiente. Si è voluto osservare il differente comportamento della disposizione delle lamelle. Con questo sistema non si ha alcuna alterazione del fattore medio di luce diurna poichè i vetri sono rimasti quelli esistenti (τ=78%). Il materiale impiegato è lo stesso delle veneziane verticali, quindi: • • •

coefficiente di riflessione pari a 78% specularità pari a 0,023 colore grigio chiaro

Anche in questo caso sono state analizzate le inclinazioni 0°, 30° e 45°. L'ingombro delle veneziane è uguale a quello dello stato di fatto. Infatti, si sta cercando una differente tipologia per ombreggiare l'ambiente, quindi l'impegno di questo nuovo sistema è stato riprodotto su quello esaminato nel paragrafo 5.3. La differente disposizione delle veneziane può risultare determinante in termini di qualità visiva poiché dipende dall'altezza del sole e a seconda dell'esposizione dell'ambiente. Dall'analisi emerge che i due utenti vengono colpiti dall'abbagliamento in differenti momenti dell'anno e in differenti orari, ma sempre in condizioni di cielo sereno e soleggiato. In estate, quando il sole è più alto, l'utente 1 è abbagliato durante l'intera giornata sia con una inclinazione di 0° e sia con una di 30°, ma viene evitato il fenomeno per metà giornata solo con una inclinazione di 45° delle veneziane. Il medesimo utente è abbagliato in primavera e autunno solo per mezza giornata sia con una inclinazione di 0° e sia con una di 30°; con una inclinazione di 45°, invece, il fenomeno viene evitato. L'utente 2 è abbagliato per mezza giornata durante l'estate, primavera e autunno, mentre in inverno non è mai soggetto ad alcun fenomeno sia in condizioni di cielo coperto e sia in condizioni di cielo sereno e soleggiato. Solo con l'inclinazione delle veneziane a 30° l'utente è abbagliato per tutta la primavera e l'autunno, mentre con una inclinazione di 45° è soggetto al fenomeno per tutta l'estate. Si può quindi affermare che con una inclinazione di 45° si ha un netto miglioramento nel comfort visivo da parte degli utenti, mentre con una inclinazione di 30° viene migliorato leggermente in relazione a 0°. L'ambiente analizzato è lo studio I che è esposto a est: orientazione in cui l'effetto del sole è più difficile da controllare rispetto a un nord o un sud in cui l'angolo solare è più alto. Durante i periodi invernali il sole è più basso e con veneziane orizzontali non risente del fenomeno d'abbagliamento in quanto la radiazione solare colpisce perfettamente le lamelle orizzontali riflettendo il suo effetto sul soffitto dello studio. Durante i restanti mesi il sole si alza sempre più fino a giugno in cui è difficile da controllare il fenomeno a eccezione di una inclinazione di 45° che però incide sull'illuminamento complessivo dell'ambiente rendendo forse necessaria l'accensione della luce artificiale. L'utilizzo di ombreggiamenti influisce sulla qualità dell'illuminamento sui piani di lavoro. Ostruendo l'ingresso alla luce si ha la conseguenza di avere luoghi più bui e di diminuire il contatto visivo con l'esterno da parte degli utenti.

127

FIGURA 82: In alto vista prospettica dello studio I con veneziane orizzontali inclinate di 0°; a sinistra vista prospettica dello studio I con veneziane orizzontali inclinate di 30°, a destra vista prospettica dello studio I con veneziane orizzontali inclinate di 45°. STUDIO 713_VV_30GRADI 21 giugno 9:00

21 settembre 12:00

15:00

21 dicembre

9:00

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6) Cielo sereno

0,28

0,46

0,54

0,21

0,43

0,54

0,53

0,32

Cielo coperto

0,49

0,47

0,49

0,47

0,49

0,5

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 3420 lx Cielo coperto 264 lx

1530 lx

580 lx

6580 lx

1890 lx

512 lx

1890 lx

1650 lx

86 lx

424 lx

411 lx

163 lx

327 lx

303 lx

80 lx

178 lx

102 lx

ABBAGLIAMENTO Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/1

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/4

1/6

1/4

1/8

1/6

1/3

1/9

1/19

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

2210 cd/m2

1/32 2900 cd/m2

1/40 2830 cd/m2

1/3 1000 cd/m2

1/28 2510 cd/m2

1/34 1980 cd/m2

1/5 350 cd/m2

1/16 1080 cd/m2

1/21 451 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/4

1/3

1/4

1/3

1/4

1/10

1/3

1/4

1/25

1/18

1/30

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/20

750 cd/m2

741 cd/m2

947 cd/m2 294 cd/m2

1/23 784 cd/m2

1/18 526 cd/m2

1/24 173 cd/m2

1/8 312 cd/m2

1/32 319 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/7

1/4

1/6

1/9

1/10

1/6

1/7

1/4

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/18

1/34

1/17

1/8

1/24

1/36

1/12

1/20

1/29

1940 cd/m2

2900 cd/m2

1130 cd/m2

1400 cd/m2

2140 cd/m2

2010 cd/m2

687 cd/m2

1160 cd/m2

563 cd/m2

1/3

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/3

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/3

1/4

1/3

1/5

1/3

1/5

1/3

1/8

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/19

1/20

1/29

1/19

1/29

1/20

1/31

1/20

1/21

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

498 cd/m2

727 cd/m2

1080 cd/m2

293 cd/m2

848 cd/m2

523 cd/m2

217 cd/m2

315 cd/m2

194 cd/m2

FIGURA 83: Tabella riassuntiva per veneziane orizzontali inclinate di 0°.

128 Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO CIELO COPERTO

21 giugno

21 settembre

21 dicembre

VEN PLA coe 0,02 grig Incl

STUDIO 713_VV_30GRADI 21 giugno

21 settembre

9:00

12:00

15:00

Cielo sereno

0,43

0,49

0,57

Cielo coperto

0,51

0,52

9:00

21 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

0,4

0,47

0,57

0,55

0,47

0,58

0,51

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6)

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 1510 lx Cielo coperto 158 lx

1050 lx

409 lx

1770 lx

1220 lx

347 lx

815 lx

818 lx

129 lx

247 lx

239 lx

96 lx

191 lx

177 lx

48,6 lx

106 lx

62 lx

ABBAGLIAMENTO Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/9

1/6

1/10

1/9

1/14

1/20

1/10

1/5

1/10

1/23

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1760 cd/m2

1/47 3500 cd/m2

1/47 2810 cd/m2

1/19 1400 cd/m2

1/30 2260 cd/m2

1/44 1970 cd/m2

1/13 472 cd/m2

1/21 1080 cd/m2

1/39

VE PL co 0, gr

509 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/9

1/6

1/5

1/10

1/5

1/9

1/10

1/4

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/36

1/30

1/32

1/30

1/34

1/25

1/30

1/31

1/34

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

525 cd/m2

806 cd/m2 288 cd/m2

785 cd/m2

605 cd/m2

456 cd/m2

137 cd/m2

304 cd/m2

1/3

211 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/4

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/6

1/9

1/6

1/9

1/17

1/11

1/6

1/10

1/9

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/18

1/19

1/47

1/29

1/50

1/46

1/15

1/33

1/32

1430 cd/m2

1340 cd/m2

28000 cd/m2

2170 cd/m2

3330 cd/m2

2020 cd/m2

477 cd/m2

1380 cd/m2

455 cd/m2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/7

1/6

1/10

1/8

1/9

1/6

1/10

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/3

Cielo coperto

1/28

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

464 cd/m2

1/30 747 cd/m2

1/30 741 cd/m2

1/31 294 cd/m2

1/27 531 cd/m2

1/30 530 cd/m2

1/36 155 cd/m2

1/33 320 cd/m2

1/28 182 cd/m2

FIGURA 84: Tabella riassuntiva per veneziane orizzontali inclinate di 30°.

STUDIO 713_VV_30GRADI 21 giugno 9:00

21 settembre 12:00

15:00

9:00

21 dicembre

12:00

15:00

9:00

12:00

15:00

0,35

0,48

0,59

0,49

0,47

0,57

0,53

1,93

0,53

UNIFORMITA’ D’ILLUMINAMENTO (Emin/Emed>0,6) Cielo sereno

0,48

0,5

0,6

Cielo coperto

0,53

QUANTITA’ DI ILLUMINAMENTO MEDIO (>500lux) Cielo sereno 1180 lx Cielo coperto 112 lx

779 lx

271 lx

1610 lx

942 lx

228 lx

547 lx

626 lx

86 lx

177 lx

171 lx

68 lx

136 lx

126 lx

34,9 lx

75 lx

42 lx

ABBAGLIAMENTO Utente 1 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

1/2

1/3

1/2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/12

1/6

1/8

1/7

1/4

1/8

1/10

1/6

1/4

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40)

1/31

1/20

1/21

1/20

1/31

1/32

1/23

1/34

LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

2080 cd/m2

1340 cd/m2

1040 cd/m2

1270 cd/m2

1300 cd/m2

1260 cd/m2

805 cd/m2

1050 cd/m2

1/3

416 cd/m2

Cielo coperto RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/10

1/7

1/6

1/9

1/8

1/9

1/10

1/34

1/17

1/39

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

1/36

474 cd/m2

719 cd/m2 148 cd/m2

745 cd/m2

1/34 559 cd/m2

1/36 531 cd/m2

1/35 139 cd/m2

1/35 315 cd/m2

Utente 2 Cielo sereno RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/2

1/3

1/2

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/7

1/5

1/6

1/8

1/4

1/7

1/3

1/25

1/52

1/40

1/26

1/34

1/40

1/28

1/34

1/21

1680 cd/m2

2850 cd/m2

2310 cd/m2

1390 cd/m2

1870 cd/m2

1420 cd/m2

533 cd/m2

1040 cd/m2

446 cd/m2

RAPPORTO LUMINANZE ZONA CENTRALE (<1/3)

1/3

RAPPORTO LUMINANZE ZONA ESTERNA (<1/10)

1/8

1/5

1/4

1/10

1/4

1/10

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2) Cielo coperto

1/38

RAPPORTO LUMINANZE CAMPO VISIVO (<1/40) LUMINANZA MASSIMA ALL’INTERNO DEL CAMPO VISIVO (<1500 cd/m2)

454 cd/m2

1/37 711 cd/m2

1/39 697 cd/m2

1/40 279 cd/m2

1/39 564 cd/m2

1/31 408 cd/m2

1/39 137 cd/m2

1/36 310 cd/m2

FIGURA 85: Tabella riassuntiva per veneziane orizzontali inclinate di 45°.

Distribuzione illuminamento_CIELO COPERTO CIELO COPERTO

21 giugno 9:00 Emin 59 lx Emedio 112 lx

Distribuzione Illuminamento (Emin/Emed)

0,53

12:00

21 settembre

15:00

9:00

12:00

21 dicembre

15:00

9:00

12:00

15:00

94 lx

90 lx

36 lx

72 lx

66 lx

18 lx

39 lx

11 lx

177 lx

171 lx

68 lx

136 lx

126 lx

34,9 lx

75 lx

42 lx

0,53

1,93

0,53

129

VEN PLA coe 0,0 gri Inc

A M

IN V E

R I

500 LX

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

R I

500 LX

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

O N R

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

IN V E

A M

O N R

INCLINAZIONE

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

R I

N A

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U A M

IN V E

R I

IN V E

A M

500 LX

O N R

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

N N

O N R

500 LX

INCLINAZIONE

45°

R I

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U A M

IN V E

R I

IN V E

A M

500 LX

ABBAG L ABBAG IAME LIAM NT EN O U TO P

E2 1 NT TE A TE TEN ER V U

O N R

500 LX

O N R

INCLINAZIONE

30°

Veneziane orizzontali 0°, cielo coperto Veneziane orizzontali 30°, cielo sereno

N A

Veneziane orizzontali 0°, cielo sereno Veneziane orizzontali 45°, cielo coperto

N N

0° T

Veneziane orizzontali 30°, cielo coperto Veneziane orizzontali 45°, cielo sereno

7000

5250

3500

1750

0 21 giugno_H9

21 giugno_H12

21 giugno_H15

21 settembre_H9

21 settembre_H12 21 settembre_H15

21 dicembre_H9

21 dicembre_H12

21 dicembre_H15

ANDAMENTO ILLUMINAMENTO MEDIO

130

6.4

CONFRONTO DEI SISTEMI DI OMBREGGIAMENTO Il confronto tra l’attuale sistema di ombreggiamento e una serie di proposte progettuali fa emergere l’alta sensibilità della struttura. Nella tabella sottostante sono stati riportati tutti i sistemi di ombreggiamento ipotizzati e quelli esistenti in entrambe le tipologie di cielo; nel cerchio più esterno è rappresentata la quantità in cui è soddisfatta la condizione di illuminamento minimo e nei cerchi più interni sono quantificate le probabilità del verificarsi del fenomeno dell'abbagliamento per gli utenti 1 e 2 dello studio I. Successivamente viene stimata la qualità del contatto con l'esterno con un punteggio da 1 a 3 occhi a seconda se la vista viene ostruita oppure no. Nell'analisi del soddisfacimento dell'illuminamento medio sul piano di lavoro di 500 lx viene quantificata la probabilità di attuazione da 1 a 3 cerchi. L’attuale sistema di ombreggiamento risulta ottimale da un punto di vista del comfort visivo poiché riesce ad attenuare il fenomeno di abbagliamento sia in condizioni di cielo sereno e soleggiato che coperto, però non riesce a soddisfare l’illuminamento medio minimo richiesto dalla legge. Questo porta a un conseguente ambiente buio che richiede l’utilizzo di luce artificiale per permettere agli utenti di svolgere le loro mansioni. Inoltre la grammatura del tessuto del tendaggio impedisce una vista nitida verso l'esterno. La proposta progettuale con vetri riflettenti evidenzia la buona efficienza nel risolvere il problema dell’abbagliamento a eccezione di condizioni di cielo sereno e soleggiato in cui si hanno raggi solari di alta intensità con valori di luminanza eccessivi. L’illuminamento medio non viene sempre soddisfatto con questa scelta progettuale andando così ad aumentare la richiesta di fabbisogno energetico. La richiesta di energia sarà sicuramente superiore rispetto a quella con i vetri attuali. Infatti con vetri attuali sono richiesti 2,2 KWh/m² annuo, mentre con vetri riflettenti 6,07% KWh/m². I vetri riflettenti richiedo il 276% in più di energia rispetto ai vetri attuali (τ=78%). Inoltre con la sostituzione del vetro, o applicazione di pellicole che riducono notevolmente la trasmissione luminosa del vetro, si va ad alterare anche il fattore medio di luce diurna della stanza. Con un fattore di trasmissione luminosa del vetro pari al 30% si ha un fattore medio di luce diurna pari a 1,72 %. Il valore è ancora accettabile per la normativa italiana ed è diminuito del 44% rispetto a quello attuale. Solo con questa condizione si ha una alterazione del fattore medio di luce diurna poiché negli altri casi il vetro è rimasto quello attuale (τ=78%). Infatti, come dimostrato nel paragrafo 5.2, il calcolo di tale parametro deve essere svolto all'interno dell'ambiente studiato privo di qualsiasi tipo di ombreggiamento in modo tale da considerare tutta la luce che può entrare all'interno dell'ambiente. L'applicazione di pellicole è una soluzione non regolabile e non permanente in quanto le colle possono deperirsi durante la loro posa. Anche con le veneziane orizzontali e verticali non si riesce a raggiungere il limite minimo richiesto dalla normativa per quanto riguarda il valore dell’illuminamento; solo in condizioni di cielo sereno e soleggiato, in alcuni casi, si riesce a raggiungere parzialmente tale valore in alcune stagioni. Attraverso veneziane aperte (0°) si ha un ingresso maggiore della luce naturale ricoprendo così il caso in cui si riesce a raggiungere i 500 lx sul piano di lavoro. Con inclinazioni superiori si va a diminuire l’ingresso di luce non riuscendo più a soddisfare la richiesta di illuminamento minimo, ma riuscendo a risolvere parzialmente il problema dell’abbagliamento. Con le veneziane orizzontali si può solo alterare l’inclinazione delle lamelle lungo l’asse

131

orizzontale lasciando valori di luminanza eccessiva all’interno del campo visivo degli utenti sia con una inclinazione di 0°, 30° e 45°. Attraverso le veneziane verticali, invece, è possibile regolare l’inclinazione delle lamelle sul loro asse verticale. All’interno dello studio I i due utenti sono disposti specularmente, quindi un utente ha la finestra alla sua destra e uno alla sua sinistra; da questa considerazione emerge il fatto che non sia possibile dare la medesima inclinazione delle lamelle o per meglio dire risulterebbe essere poco produttiva. Inclinando le lamelle per metà stanza di un angolo e dall’altra metà dell’angolo speculare, è possibile impedire valori di luminanza eccessivi dovuti alla presenza del vetro all’interno del campo visivo degli utenti. Con queste riflessioni emerge che l’attuale sistema di ombreggiamento riesce a intervenire sul fenomeno dell’abbagliamento andando a impedirlo durante tutto l’anno, a discapito del contatto con l’esterno che viene a mancare una volta azionati. La quantità di illuminamento che colpisce il piano di lavoro è notevole in caso di non utilizzo degli ombreggiamenti.

N U

A M

IN V E

O A

VISTA VERSO ESTERNO 500 LX FmLD 132

3,9 %

N N

U U

E2 1 NT TE TE TEN ERA V U

R I

IN V E

PR I

500 LX

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO P

R I

A M

500 LX

O N

E2 1 NT TE TE TEN ERA V U

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO P

500 LX

R I

N U IN V E

IN V E

O N R

500 LX

O N R

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO P

O N R

A M

E2 1 NT TE TE TEN ERA V U

A M

E2 1 NT TE TE TEN ERA V U

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO

PR I

500 LX

IN V E

R I

500 LX

A M

VENEZIANE VERTICALI 0°

O N R

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO P

E2 1 NT TE TE TEN ERA V U

SERENO

CONDIZIONI DI CIELO

IN V E

O N R

COPERTO

A M

O N R

CONDIZIONI DI CIELO

E2 1 NT TE TE TEN ERA V U

VETRO RIFLETTENTE

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO

TENDE A PANNELLO

1,72%

3,9 %

Se si volessero applicare pellicole che diminuiscano il fattore di trasmissione luminosa del vetro o si sostituiscono i vetri, si avrebbe un miglioramento nel fenomeno dell’abbagliamento, ma non risolvendolo completamente. L’illuminamento mimino sul piano di lavoro non viene soddisfatto per l’intero anno. Applicare pellicole migliora leggermente la situazione attuale poiché riesce anche a non ostruire il contatto con l’esterno da parte degli utenti. Sostituire l’attuale sistema di ombreggiamento con veneziane verticali riuscirebbe ad impedire il fenomeno dell’abbagliamento maggiormente rispetto a quello con orizzontali. Infatti, in entrambi i casi il fenomeno è dovuto alla porzione di vetro che l’utente vedo nel suo campo visivo in quanto privo di ostruzioni. Le regolazioni delle lamelle con differente inclinazione permette una maggiore schermatura del vetro. Con le veneziane orizzontali, invece, il vetro viene ostruito solo con una angolazione di 90° andando a schermare completamente la finestra e facendo calare il buio all’interno dello studio.

3,9 %

R I

500 LX

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO P

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VENEZIANE ORIZZONTALI 0° 30°

45°

ABBAG ABBAG LIAME LIAM NT EN O U TO P

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3,9 % 133

CONCLUSIONE

L’elaborato si propone di dare indicazioni sistematiche e sintetiche dei parametri indispensabili per compiere valutazioni di comfort visivo e fabbisogno energetico all’interno degli ambienti presi in esame. Si è cercato di relazionare il tema della luce naturale con il fabbisogno energetico evidenziandone le grandi potenzialità. Per migliorare la produttività, l’umore e la salute psicofisica delle persone che vivono determinati ambienti è indispensabile una progettazione che tenga in considerazione un’illuminazione naturale adeguata. Durante la fase progettuale è molto importante pensare anche a sistemi di ombreggianti idonei che riescano a controllare la dinamicità della fonte luminosa naturale. In commercio sono disponibili sistemi di ombreggiamento in grado di soddisfare tutte le differenti richieste progettuali (vetri intelligenti, veneziane, tende, ecc …). L’utilizzo di sistemi di ombreggiamento disposti all’esterno degli ambienti riescono a schermare in maniera ottimale i raggi del sole andando a impedire il loro ingresso prima di colpire le superfici vetrate e opache del complesso. Può risultare insufficiente utilizzare solo vetri ad alta efficienza in termini di trasmissione luminosa perché difficilmente riescono a schermare i raggi solari più intensi che si possono riscontrare durante le giornate di cielo sereno e soleggiato. Tenendo in considerazione, durante la progettazione, la luce naturale si riesce ad avere ambienti salubri, piacevoli da vivere e con un notevole risparmio energetico in termini di luce artificiale. Il rispetto della normativa italiana e europea è indispensabile in quanto riescono a dare indicazioni anche da un punto di vista geometrico sulle dimensioni degli ambienti e dei corpi vetrati. La legge regionale dell’Emilia-Romagna, rispetto a molte altre regioni, è ben dettagliata per quanto riguarda questo tema. Infatti nel RUE, che solo nel 2013 è passata da facoltativo a obbligatoria, viene descritto il calcolo del fattore medio di luce diurna e come progettare ambienti nel dettaglio. Nel caso studio esaminato viene analizzata una tipologia edilizia con superfici completamente vetrate che hanno un forte impatto architettonico e che negli ultimi anni stanno avendo un grande successo. Gli utenti che vivono gli ambienti, presi in esame, sono continuamente in contatto con l’esterno, potendo così percepire e vivere tutti i cambiamenti meteo e il trascorre della giornata con un miglioramento del loro stato psicofisico. Gli ombreggiamenti utilizzati riescono a risolvere il problema dell’abbagliamento a discapito dell’illuminamento sul piano di lavoro richiedendo l’utilizzo della luce artificiale. Per poter migliorare in termini di consumo energetico gli studi della Sede Unica del Comune di Bologna possono essere utilizzate delle veneziane verticali che permettono un ingresso 135

maggiore di luce naturale potendo così soddisfare, in alcuni momenti dell’anno, il valore minimo di 500 lx. Nell’elaborato si trovano tabelle e grafici riassuntivi che riportano tutti i parametri indispensabili per valutare qualitativamente e quantitativamente un ambiente. E’ possibile leggere questi elaborati anche in chiave più funzionale cercando di dare delle classi di qualità che legano aspetti illuminotecnici con aspetti energetici. Classificare un ambiente può facilitarne la comprensione ai tecnici e ai progettisti. Con questo lavoro si è cercato di destare interesse e curiosità su un tema che spesso viene trattato superficialmente dai progettisti. La scoperta della luce artificiale ha permesso di abusarne a discapito della qualità degli ambienti. Infatti spesso si vivono ambienti di lavoro illuminati dalla sola luce artificiale provocando, nel tempo, agli utenti problemi visivi. E’ scientificamente provato che l’uomo è nato per vivere con la luce del sole, riuscendo a sopportare anche illuminazioni intense. Una corretta progettazione dovrebbe sfruttare la luce naturale cercando di gestirla con ombreggianti dinamici utilizzando la luce artificiale in modo intelligente, senza abuso. Sensibilizzare i progettisti su questo tema è indispensabile per cambiare il concepimento di una idea, di un progetto.

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