Dialux. Illuminazione di interni ed esterni. Relatore: Prof. Pier Francesco Orrù

Transcript

1 Dialux Illuminazione di interni ed esterni Relatore: Prof. Pier Francesco Orrù

2 Dialux Da quanto emerso nello studio del metodo punto per punto, per ottenere il corretto valore dell illuminamento dell ambiente, la matrice di punti deve essere molto fitta ed inoltre occorre sovrapporre gli effetti di tutte le lampade in ogni punto della matrice. E chiaro che i programmi di calcolo possono svolgere questo compito in un tempo sufficientemente breve e con elevata attendibilità. Nella rete si trovano svariati software di calcolo. Alcuni distribuiti dalle case produttrici dei corpi illuminanti, altri realizzati su licenza GNU GPL. Dialux, software libero scaricabile dal sito offre potenti mezzi di sviluppo. Integra al software di calcolo, un semplice ambiente di sviluppo CAD 3D che permette la realizzazione di ambienti interni ed esterni con la possibilità di inserire oggetti di uso comune ma anche oggetti dal design particolare. E possibile infatti, realizzare anche il più stravagante oggetto ed inserirlo nell ambiente di interesse. Ogni superficie conterrà dettagli sul colore e sulla capacità di riflessione della luce. Per un primo approccio al software verrà riportato un tutorial grafico che guiderà il discente nella realizzazione di un ambiente noto quale l aula AB della facoltà di ingegneria di Cagliari. Per poter far questo, sono stati effettuati i rilievi dell aula quali distanze degli oggetti dai muri perimetrali, la planimetria dell aula, dimensione degli oggetti, colori delle pareti, soffitto, pavimento, tende, arredi. Inoltre e soprattutto, il modello delle lampade installate e la tipologia del plafone. Scaricare ed installare Dialux dal link (NOTA: il presente tutorial è stato realizzato con la versione Versioni successive possono riportare elementi differenti ma non cambia la procedura esecutiva). All avvio del software appare la seguente schermata: Scegliere nuovo progetto di interni.

3 La schermata successiva rappresenta l ambiente di sviluppo 2D, ovvero la planimetria del locale. Si può notare sulla sinistra il manager di progetto con l editor. Verranno modificate le dimensioni lunghezza, larghezza e altezza con i valori reali dell aula AB. Si noti altresì, che sulla destra vi è la guida. Questa permette di seguire una sequenza di operazioni che porterà all output voluto dall utente. Utilizzare l editor locale per modificare la dimensione dell ambiente secondo la planimetria o dei rilievi effettuati in loco.

4 Premendo sull icona visualizzazione 3D (rappresentata da un cubo di colore blu), si apre una nuova scheda rappresentativa del nuovo ambiente. Nella parte bassa del banner manager di progetto, si trova la scheda oggetti. Farne uso per inserire gli elementi dell ambiente ed i vari oggetti. In alternativa utilizzare la Guida sulla destra. Gli elementi standard possono essere utilizzati per rappresentare i più svariati oggetti con forme particolari. Nell aula AB un oggetto di questo tipo è identificato dalla lavagna, oggetto dal design non comune. Questa può essere realizzata con l oggetto parallelepipedo ripetuto più volte con le giuste dimensioni e posizioni nello spazio. I pilastri, le finestre, la cattedra, le sedie ecc. sono invece ottenibili dalle librerie dialux. Bisogna tenere presente che la posizione degli oggetti fa riferimento all origine degli assi identificato con le coordinate (x,y,z)=(0,0,0) ed al baricentro di ogni oggetto.

5 Di seguito viene illustrato un caso esemplificativo. Si realizza il pilastro presente alla destra della porta. Selezionare Elementi del locale, trascinare Colonna rettangolare nell ambiente. Questo ha dimensioni 0.8x0.8m con distanza dalla parete alla sinistra dell ingresso pari a 3.75m. Nel posizionare il pilastro, si riporteranno nelle celle Posizione origine oggetto, le lunghezze x=4.150, y=0.400, z=1.500 essendo queste le coordinate del baricentro del pilastro rispetto all origine. Nelle celle Dimensioni si riporteranno invece le dimensioni suddette L=0.800, P=0.800, H= L arredamento di un locale può essere composto da oggetti singoli o in ripetizione. La cattedra (dimensioni 3x1m) verrà collocata sopra un parallelepipedo (dimensioni 4,4x2m). Per l inserimento delle sedie (dimensioni 0,6x0,55m) in numero pari a 19 per 6 file, si procede con l inserimento di una sedia, modificata nelle sue dimensioni e colore per finire con il posizionamento delle restanti usando il copia-incolla. Vista la particolarità della procedura si vedrà nel dettaglio ogni passaggio.

6 Si può notare nel manager di progetto, l albero che conduce alla scelta dell elemento cercato. Si nota altresì che le dimensioni della sedia non corrispondono alle dimensioni reali. Si opera quindi alla modifica di queste ed alla rotazione pari a 180 gradi dell oggetto. Il colore della sedia non è di sostanziale importanza. La progettazione dell illuminazione dell aula, tiene presente che nell uso comune, sulle sedie vi sono studenti. Non possono dunque interagire con l illuminamento del locale. Tuttavia, per una rappresentazione quanto più reale possibile, si può modificare il colore di ogni singola superficie. Nel caso specifico, la sedia è composta da 96 piccole superfici. E impensabile modificare il colore di ogni singola superficie. Dialux mette a disposizione i Motivi di riempimento presenti nella terza scheda in basso del manager di progetto. L uso è elementare. Si trascina il motivo sulla superficie interessata e questa assumerà l aspetto desiderato. A questo punto con un semplice copia-incolla si realizza l intero arredo.

7 La rappresentazione della lavagna richiede la capacità di muoversi tra le coordinate spaziali. Coloro i quali hanno tale dimestichezza, possono realizzare oggetti simili senza grandi difficoltà. Per chi non gode di questa attitudine, si consiglia preventivamente la rappresentazione cartacea così da poter ottenere le distanze cercate direttamente dalla rappresentazione grafica. Nella seguente schermata, si può notare la presenza delle tende di color grigio, realizzate con parallelepipedi estesi ma di spessore ridotto, le pareti di un colore giallo intenso, il pavimento di colore uniforme e le sedie grigie. Per adattare gli oggetti ai colori reali, sarà sufficiente selezionare l oggetto e cambiarne le caratteristiche, oppure, trascinare la trama sull oggetto. La rappresentazione del locale è terminata. Si procede ora alla pianificazione dell illuminazione. In sede di rilievo dei dati dell aula, uno di fondamentale importanza è rappresentato dalla tipologia del plafone e della lampada. Inoltre, volendo riprodurre l attuale impianto nel software è importante il numero di lampade e la loro disposizione. Per quanto riguarda il plafone, non è stato possibile risalire al modello installato in quanto la targa identificativa è probabilmente incollata nel retro. Sarebbe per questo necessario rimuovere il plafone. L unico elemento determinante è la presenza delle lamelle che permettono l indirizzamento del flusso luminoso quasi completamente verso il basso. Per i calcoli sarà sufficiente trovare il plug-in per dialux di un apparecchio illuminante simile al presente. Si leggono i dati della lampada. Si tratta di una lampada fluorescente lineare della PHILIPS modello MASTER TL5 HO ECO=45/49 W/840. Con questi dati si cercano sul sito del produttore quante più informazioni possibile.

8 Il sito si trova al seguente link e si presenta come segue: Si cerca, nella scheda Prodotti e soluzioni, il catalogo online. Appare una schermata che permette la navigazione in vari modi. Nel caso di un aula studio, è possibile effettuare una ricerca per tipo di applicazione. Si seleziona Uffici.

9 Selezionando Aree di lavoro si trovano le lampade fluorescenti lineari TL5. Su questa pagina si trovano sia le lampade fluorescenti che gli apparecchi a plafone. Si procede selezionando Apparecchi a plafone. In un secondo momento, rientrando su questa stessa pagina, potrà essere selezionata la voce relativa alle lampade Fluorescenti lineari TLS.

10 Ciò che appare è la seguente schermata: La tipologia di interesse è la Smartform TCS460. Selezionando questa appare la schermata che segue: La sigla della lampada installata, fornisce delle indicazioni importanti. Si tratta di una lampada che assorbe 45W elettrici ma ne fornisce l equivalente di una lampada da 49W. Inoltre, W/840 è la sigla di una lampada dal colore bianco freddo. Scorrendo tra le righe, si trovano plafoni con lampade da 49 Watt ma con sigla W/830 ovvero colore bianco caldo e plafoni che montano lampade da 45 Watt con sigla W/840. Praticamente non c è tra i prodotti esattamente quello cercato.

11 Tra i due dati, quello maggiormente importante è il colore, anche perché il software ci permetterà di modificare il flusso luminoso emesso. Si scarica per questo motivo il plug-in per dialux cliccando su Dettagli e poi su Plug-in software: Risalendo alla pagina precedentemente abbandonata, si prosegue con la selezione della lampada installata. La pagina è la seguente: L ultima tipologia è quella cercata. Selezionare la MASTER TL5 HO Eco.

12 La schermata successiva è la seguente: La penultima lampada è esattamente quella cercata. Si scarica la scheda tecnica così da trovare il flusso luminoso e poterlo poi inserire all interno del software. Si procede ora con l aggiornamento della banca dati del software cliccando su Seleziona lampade dalla guida.

13 Si apre una finestra nella quale si faranno due operazioni. La prima, premendo sull icona Importa, prevede la selezione del file scaricato del plafone e quindi importazione all interno del software. Per la seconda, selezionando Produttore, si cerca l apparecchio appena caricato e a quel punto si preme su Acquisisci. La lampada viene così caricata nel progetto. Selezionando Inserisci campo di lampade dalla guida, appare nel manager di progetto, il modello del plafone inserito con la possibilità di modificare i campi. Dalla scheda tecnica della lampada, troviamo un flusso luminoso di 4900 lm ed una potenza di 45 Watt. Applichiamo un fattore di correzione che tiene conto del decadimento del flusso luminoso delle lampade pari a 0,9 essendo lampade sufficientemente nuove.

14 Fatto ciò si seleziona la scheda Montaggio. Si dovranno installare 24 centri illuminanti disposti in 4 file. In fase di misurazione si è notato che la disposizione dei centri è stata effettuata tralasciando una parte dell aula pari alla distanza della lavagna dal muro. Per questa ragione, y deve essere ridotto a metri. L altezza della superficie utile, è calcolata a metri dal pavimento pari ad una media tra l altezza della cattedra e delle postazioni di lavoro degli studenti. Questa informazione permette di verificare l andamento delle isolinee alla quota indicata. Tuttavia, successivamente, questa quota dovrà essere variata per verificare l uniformità dell illuminamento. Infatti, questa quota è inferiore all altezza della cattedra per cui, durante la fase di calcolo, il software leggerà i valori di illuminamento sotto la cattedra. Selezionare Inserisci per disporre gli apparecchi illuminanti simmetricamente al centro. Per altre tipologie è possibile modificare tale disposizione dalla scheda Disposizione. Nel qual caso vi fosse la necessità di inserire apparecchi illuminanti simmetrici ma, volerne eliminare uno o più, sarà sufficiente cliccare su un apparecchio col tasto destro del mouse e selezionare Separa. In questo modo, i centri illuminanti non saranno intesi come unico corpo ma come singoli.

15 Cliccando all esterno dell ambiente di progetto (zona bianca della visualizzazione 3D), nel manager di progetto appaiono una serie di schede che tengono conto del ciclo di manutenzione delle lampade, coefficiente di riflessione delle pareti e orientamento geografico dell edificio così da tener conto dell influenza della luce naturale. Per ottenere, in sede di verifica, valori quanto più attendibili a quelli ottenuti dal software, si è scelto di oscurare completamente il locale trascurando la presenza delle finestre così da eseguire le misurazioni con il luxmetro a tende chiuse possibilmente in una giornata invernale o in tarda serata. Come metodo di pianificazione della manutenzione può essere scelto il Locale pulito con ciclo di manutenzione triennale con coefficiente pari a 0,67. Dalla guida viene consigliato di inserire punti o superfici di calcolo. Questo può essere omesso in quanto non vi è un interesse specifico ma piuttosto globale. Tuttavia, si inserirà una zona marginale per verificare i rapporti tra l illuminamento minimo su quello massimo e minimo su medio. Per far ciò, si seleziona dall albero del manager di progetto, Superficie utile dove sarà possibile, modificare l altezza del piano di lavoro che deve essere maggiore del piano cattedra. Si pone pari a 1,0 metri. Si può porre la zona marginale pari a 1,0 metri per evitare l ingombro della lavagna.

16 Dalla guida si seleziona Avvia calcolo e si selezionano tutte le voci. Si procede quindi al calcolo che si consiglia effettuare con metodo Molto preciso. I tempi di calcolo sono leggermente più lunghi ma portano a risultati sensibilmente migliori. Appare la finestra: A calcolo ultimato sarà possibile effettuare numerose verifiche. Si mostreranno le isolinee e la rappresentazione dell illuminamento con metodo dei colori sfalsati ovvero con variazione cromatica associata a variazioni di illuminamento. Con questo metodo sarà possibile verificare i valori reali coi valori di calcolo. Il software permette inoltre di verificare l illuminamento punto per punto, semplicemente soffermandosi col mouse sul punto di interesse. Nella parte più bassa del software si leggeranno i valori cercati. Il locale si presenta ora con colorazioni differenti grazie all illuminazione inserita: Selezionando i tasti di scelta rapida Visualizza isolinee della superficie utile in CAD si ottiene un immagine riportante le isolinee alla quota della superficie utile posta a scopo didattico ad un altezza di metri a dimostrazione del disturbo della cattedra per la verifica dei rapporti di illuminamento. In questo caso, l illuminamento minimo sarebbe attorno a 30 lux misurato sotto il piano della cattedra. Il risultato che si otterrebbe non sarebbe congruente con la realtà richiesta nella zona di lavoro.

17 Selezionando invece Rappresentazione dei colori sfalsati si ottiene la seguente immagine: In basso si possono notare dei valori in lux ed in cd/m 2 relativi al punto di coordinate x=0.127, y=2.290 e z=0,00 m. Altra possibilità offerta dal programma è quella di effettuare un rendering del locale con l illuminazione realizzata. Per fare questo, si utilizza un software installato assieme a dialux chiamato POV-Ray. Il relativo tasto di scelta rapida si trova in alto a destra al fianco di un altro comando che può essere utile: Crea video ulteriore possibilità offerta dal software. Per l utilizzo della funzione di rendering, sarà sufficiente ruotare il modello 3D a piacimento fino a trovare la giusta inquadratura. Non devono esserci oggetti infrapposti tra l obiettivo della camera virtuale e l ambiente. In tal caso, l immagine risultante, apparirà parzialmente o completamente nera.

18 Ecco alcuni esempi.

19 Per la realizzazione di un video, si procede nel seguente modo: - Inquadrare l aula dall alto così da vedere l esatta percorrenza della camera; - Premere Crea video ; - Selezionare con più punti, il percorso compiuto dalla virtual camera. Con qualche tentativo sarà chiaro l uso. - Creare il video. Questo può essere realizzato ad altissima risoluzione o in vari formati compressi. Un esempio del video è scaricabile dal sito di riferimento del corso. Il video è stato realizzato con forte compressione per ridurne il peso. Il software permette risoluzioni maggiori anche al limite senza nessuna compressione. Si è giunti all output dei risultati. Selezionando Output dalla guida, compare nel manager di progetto un innumerevole quantità di voci che possono essere selezionate o deselezionate a piacimento. Con questa opzione sarà possibile stampare una relazione tecnica completa. Si lascia al discente la sperimentazione delle varie soluzioni proposte dal programma. Una volta selezionate le voci di interesse, cliccare sul tasto di scelta rapida posto in alto a sinistra Salva output come pdf. Un esempio è comunque scaricabile dal sito di riferimento del corso. Obiettivo del presente tutorial, oltre fornire i rudimenti per la progettazione degli impianti di illuminazione, è la verifica dei valori di illuminamento forniti dal software con i valori misurati in situ. Alla fine della stesura del progetto ci si è recati nell aula AB ed a finestre chiuse e luci spente, si è misurata l influenza dell illuminazione naturale proveniente dall esterno. Sulla cattedra si è rilevato un illuminamento pari a lux. Un valore così basso è dunque trascurabile ai fine della valutazione di massima. A luci accese, i valori misurati nell aula con lo strumento sono risultati di gran lunga superiori a quelli forniti dal software. Quali possono essere i motivi? Le ragioni sono molteplici: Il luxmetro non è stato posizionato all altezza del piano di riferimento per cui vi è una variazione notevole causata dall angolo di incidenza della luce emessa da ogni lampada. Soluzione: posizionare il luxmetro ad un altezza esattamente pari a quella di riferimento che in questo caso è pari a 1 metro. Lo strumento non è stato posizionato nello stesso identico punto di coordinate (x,y) per cui, come nel caso precedente vi è maggiore preponderanza di un gruppo di lampade piuttosto che delle altre. Soluzione: verificare l esatto punto magari orientandosi con la posizione delle lampade nel disegno. La tonalità, il colore ed il coefficiente di riflessione del soffitto, delle pareti e del pavimento oltre che degli oggetti presenti nell aula non corrispondono alla verità. Soluzione: prediligere le misure effettuate verso il centro dell aula piuttosto che ai margini. In questo caso specifico, del plafone montato non è stato possibile ricavare marca e modello per cui, il solido fotometrico potrebbe risultare notevolmente differente. E stata effettuata una ricerca su internet ma con risultati vani. Soluzione: risalire tramite la documentazione presente negli archivi della facoltà al modello installato nell aula. Per motivi pratici non è stato possibile effettuare la ricerca. Ci si è accontentati di mantenere un margine d errore dovuto a questo problema. Il motivo più importante, però, è da ricercarsi nella manutenzione delle lampade. Il calcolo effettuato da dialux è corretto se si tiene conto che come coefficiente di manutenzione delle lampade si è scelto pari a 0,67 relativo ad un locale pulito manutenuto ogni tre anni. La misurazione della luminosità è stata effettuata ad una distanza temporale pari a circa tre mesi dall ultima manutenzione effettuata. Risulta quindi, che il coefficiente corretto per i calcoli è nettamente superiore. Portando questo valore a 0,85, si sono ottenuti in alcuni punti, maggiorazioni di oltre 200 lux ovvero, le misurazioni effettuate corrispondono ai calcoli effettuati da dialux.

20 Da questo emerge la grande importanza che deve essere data alla manutenzione delle apparecchiature. L esperienza effettuata con l impianto di illuminazione non è singolare. Tutti gli impianti risentono della riduzione del rendimento dovuto alla scarsa manutenzione. Una buona strategia manutentiva è certamente di fondamentale importanza. Di seguito viene riportata l immagine relativa ai calcoli effettuati col nuovo coefficiente di manutenzione: Si può notare la variazione cromatica rispetto alla precedente immagine. Ad esempio sulla cattedra, si è passati da un giallo ad un rosso ovvero una variazione di circa 200 lux. Si riporta anche un immagine con le isolinee dalla quale si conferma il notevole incremento:

21 NOTE: il presente tutorial è stato sviluppato sulla base dei centri illuminanti installati. Per altri produttori, il sistema di importazione dei plug-in può variare notevolmente. Alcuni produttori rilasciano dei software aggiuntivi che permettono la scelta del centro illuminante e da questo l invio del plug-in necessario direttamente in dialux. Da notare inoltre che vi è una vastissima gamma di centri illuminanti e tantissimi produttori per cui, la realizzazione di un impianto di illuminazione può talvolta essere complesso. Tuttavia, dopo il presente tutorial, le difficoltà risultano decisamente ridotte. Vengono ulteriormente allegate le schede tecniche del plafone e della lampada. Si tenga presente che, la scheda tecnica del plafone non corrisponde a quella inserita nel programma in quanto non disponibile il download al momento della stesura della presente dispensa. Viene comunque riportata una scheda del plafone con codice colore W/830 allo scopo di identificare le voci di interesse. I dati reali possono invece essere visualizzati seguendo la procedura sopraesposta nel sito del produttore. Sono allegate due relazioni di output. La prima è riferita al coefficiente di manutenzione pari a 0,67 e la seconda pari a 0,85.