Arquiteturarevista ISSN: Universidade do Vale do Rio dos Sinos Brasil

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1 Arquiteturarevista ISSN: Universidade do Vale do Rio dos Sinos Brasil Lo Verso, Valerio R. M. La luce naturale come materiale per l'architettura degli ambienti confinati Arquiteturarevista, vol. 2, núm. 2, julio-diciembre, 2006 Universidade do Vale do Rio dos Sinos São Leopoldo, Brasil Disponible en: Comment citer Numéro complet Plus d'informations de cet article Site Web du journal dans redalyc.org Système d'information Scientifique Réseau de revues scientifiques de l'amérique latine, les Caraïbes, l'espagne et le Portugal Projet académique sans but lucratif, développé sous l'initiative pour l'accès ouverte

2 Arquitetura Revista v. 2 nº 2, jul-dez 2006 La luce naturale come materiale per l architettura degli ambienti confinati Valerio R.M. Lo Verso 1 La memoria descrive il ruolo centrale che la luce naturale ha acquisito nell ambito del progetto di architettura nel corso degli ultimi anni, diventando essa stessa un materiale per l architettura. Le strategie di progetto devono essere finalizzate da un lato alla prestazione e al comfort termico e visivo e al contenimento dei consumi energetici, dall altro delle scelte di materiali idonei per la realizzazione delle strategie. Tali strategie e materiali devono essere impostati fin dalle prime fasi del percorso progettuale per risultare pienamente efficaci, risultando dunque intrecciati alle altre componenti del progetto architettonico, da quelle formali-compositive a quelle tecniche a quelle impiantistiche. Nella memoria vengono descritti brevemente gli strumenti che i progettisti hanno a disposizione nelle fasi successive del percorso progettuale per prevedere e verificare la validità di una soluzione di daylighting: simulazioni numeriche computerizzate o simulazioni fisiche su modello in scala, in cielo reale o in cieli artificiali. La memoria presenta inoltre alcuni sistemi di controllo dell illuminazione naturale di tipo innovativo, legati all integrazione fra componente trasparente e schermante a costituire un unico sistema finestra integrato con le varie funzioni dell edificio e con le soluzioni impiantistiche e in grado di esercitare un controllo sia sull ingresso di luce naturale, sia sul guadagno termico passivo attraverso la riflessione, la diffusione, la rifrazione e la diffrazione della luce. Infine, vengono riassunti i risultati di uno studio sperimentale mirato all analisi comparativa delle prestazioni termiche e luminose di alcune tipologie di schermi interni di maggior impiego nel terziario, quali tende in tessuto filtrante, veneziane microforate e pellicole. Palavras-chave: progetto di architettura, materiale per l'architettura, contenimento dei consumi energetici Daylight as material for architectural indoor design The paper is focused on the major role played by daylighting within the architectural design; daylight has become over last years an architectural material itself. Daylighting strategies need to be aimed at providing user with visual and thermal performance and comfort and obtaining energy savings. The choice of suitable materials to realize such strategies is a major concern as well. The definition of design strategies and materials has to be addressed since the early stage of design, together with the other components of architectural design, from the formal ones to the technical ones to the ones connected to HVAC systems. The paper describes in short the approaches designers can rely on through the different design stages to predict the impact and efficiency of a design hypothesis: numerical simulation based approach and physical simulation approach through scale models, under real sky conditions or sky simulators. Furthermore, the paper presents some innovative typologies of daylighting systems, related to the integration transparent shading component so hence to form one only window system connected to building s other functions and plants and able to control both daylight admittance and passive solar gains. Such systems are daylighting reflecting or re-directing or diffusing or refracting systems. Eventually, the results of an experimental study are briefly summarized. This was aimed at comparing thermal and

3 luminous performances of some innovative typologies of internal shading systems, more widely used in commercial buildings, such as curtains, micro-perforated Venetian blinds or films. Key words: architectural design, architectural materials, energy saving Introduzione Nel corso dell ultimo decennio, gli orientamenti normativi hanno conferito una crescente importanza alla disponibilità di luce naturale all interno degli ambienti interni, in ambito tanto italiano quanto internazionale (europeo e nordamericano soprattutto). A titolo di esempio, si possono citare a livello nazionale italiano i Decreti Legislativi n 626 del 1994 (DL, 1994) e n 242 del 1996 (DL, 1996), di integrazione al precedente, relativi alle condizioni ambientali per la salute e per la sicurezza negli ambienti di lavoro, le norme tecniche dell Ente Nazionale Italiano di Unificazione, quali la UNI Sistemi di lavoro e illuminazione (UNI, 1997), la UNI Locali scolastici Criteri generali per l illuminazione artificiale e naturale (UNI, 2000) e la UNI EN ISO Requisiti ergonomici per il lavoro in ufficio con videoterminali (VDT) (UNI, 2001), nonché la stessa Legge 10/91 (DL, 1991) sul risparmio energetico, mentre a livello europeo è attualmente in fase di revisione e di prossima pubblicazione la norma PrEN Energy performance of buildings Energy requirements for lighting (CEN, 2006), primo tentativo di organizzare in uno stesso standard requisiti inerenti la luce naturale e i relativi consumi di energia e potenziali risparmi energetici. In tutti i testi citati si evidenzia il ruolo fondamentale dell illuminazione naturale ai fini del raggiungimento di condizioni ambientali più confortevoli (comfort visivo e termico) e di riduzioni dei consumi energetici. La luce naturale riveste sempre più, dunque, un ruolo centrale nel progetto architettonico, diventando essa stessa un materiale per l architettura, al pari di altri materiali che vengono impiegati per definire gli involucri degli ambienti interni, dalle facciate alle coperture alle divisioni interne. Ambienti di lavoro e di vita illuminati naturalmente risultano dinamici nel tempo e vengono giudicati più stimolanti e produttivi dagli utenti che, mantenendo un contatto con il mondo esterno, percepiscono il trascorrere delle giornate, l alternarsi delle stagioni e i cambiamenti climatici. La sensazione di interesse e piacevolezza viene accresciuta da altre qualità intrinseche della luce naturale, quali la resa cromatica e la capacità di far percepire i contrasti luminosi e le luminanze delle diverse superfici. Oltre a vantaggi di natura psico-fisiologica, altrettanto importanti sono le potenzialità dell illuminazione naturale in termini di strategie di risparmio energetico: un consapevole uso della luce solare, risorsa gratuita, è alla base della riduzione dei consumi energetici legati agli impianti di illuminazione artificiale e di condizionamento per il raffrescamento estivo. La disponibilità di daylight, tuttavia, non deve essere incontrollata, guidata cioè dall idea che massimizzare la quantità di luce naturale in ambiente comporti la corrispondente ottimizzazione dei benefici per gli utenti, con migliori condizioni di comfort visivo. Un eccessivo e non consapevole ingresso di luce naturale può comportare infatti svantaggi notevoli: surriscaldamento delle zone in prossimità delle finestre in periodo estivo; fenomeni di abbagliamento a causa della visione diretta del sole (o di porzioni di cielo ad elevata luminanza) o di riflessioni su superfici lucide (particolarmente problematici risultano gli schermi dei videoterminali); distribuzione di

4 luce naturale non uniforme nell ambiente (grande quantità di luce concentrata nelle zone prossime alle superfici finestrate, mentre il retro del locale rimane buio, richiedendo comunque l accensione degli apparecchi di illuminazione artificiale). Si vengono a creare pertanto condizioni di discomfort per gli utenti, di natura sia termica, sia visiva, che si traducono in maggiori consumi energetici e costi di gestione. Il progettista si ritrova pertanto a dover definire da un lato delle strategie di progetto finalizzate al comfort e alla prestazione termica e visive e al contenimento dei consumi energetici, dall altro delle scelte di materiali idonei per la realizzazione delle strategie. Tali strategie e materiali devono essere impostati fin dalle prime fasi del percorso progettuale per risultare pienamente efficaci, risultando dunque intrecciati alle altre componenti del progetto architettonico, da quelle formali-compositive a quelle tecniche a quelle impiantistiche. Il progetto della luce naturale Come materiale di progetto, la luce naturale si rivela di difficile trattazione e previsione: di conseguenza, se da un lato l incremento della presenza di luce naturale all interno degli edifici è raccomandato anche da un punto di vista normativo, dall altro va sottolineato come la previsione in sede progettuale delle condizioni di illuminazione (valori di illuminamento, distribuzione di luminanza) risulti nella pratica difficoltosa. Questo aspetto è legato in parte alla natura stessa della luce solare, dinamica ed irregolare che, a differenza di quella artificiale, non può essere facilmente simulata, variando essa sia in distribuzione sia in intensità in funzione del clima, delle stagioni e dei diversi momenti della giornata, e in parte alla carenza di strumenti di simulazione semplici ed accurati, in grado di tener conto tanto della natura dinamica della luce naturale quanto della complessità delle prestazioni di taluni componenti di illuminazione naturale o di controllo. La conseguenza è che raramente le scelte progettuali tengono conto fin dalle prime fasi di progetto delle strategie di daylighting. Durante le fasi successive del percorso progettuale, il progettista ha a disposizione due strumenti per prevedere e verificare la validità di una soluzione di daylighting: simulazioni numeriche computerizzate o simulazioni fisiche su modello in scala, in cielo reale o in cieli artificiali (Pellegrino e Lo Verso, 2004; AIDI, 2003). Nel corso degli ultimi anni, sono stati sviluppati diversi e sempre più specifici software di simulazione illuminotecnica, mirati al calcolo delle distribuzioni spaziali di illuminamenti e luminanze e alla visualizzazione dell ambiente luminoso progettato per mezzo di rendering foto-realistici (Figura 1). Per mezzo di algoritmi di calcolo basati sul ray-tracing (o backward ray-tracing) o sulla radiosity, viene riprodotta con un buon grado di accuratezza l interazione fotometrica fra luce, forme, superfici e materiali dell ambiente costruito.

5 Figura 1. Visualizzazione di un rendering e dei risultati quantitativi calcolati con un programma di simulazione numerica in relazione alla distribuzione di luce naturale all interno di un aula scolastica. Lo studio delle condizioni di illuminazione naturale su modello in scala rappresenta un alternativa alla progettazione computerizzata: i modelli in scala, da sempre parte integrante della pratica progettuale, sono spesso utilizzati dagli architetti per analizzare le soluzioni ideate su una rappresentazione spaziale planivolumetrica tridimensionale. Se il modello è accurato da un punto di vista fotometrico, le quantità e le distribuzioni di luce naturale misurate e direttamente osservate nel modello sono del tutto coerenti con le quantità e le distribuzioni di luce naturale dell edificio reale. Le analisi possono essere condotte in cielo reale o all interno di cieli artificiali, vale a dire laboratori dove per mezzo di sorgenti di luce artificiale vengono riprodotte le caratteristiche fotometriche della luce sia diretta del sole, sia diffusa della volta celeste. Tali strutture offrono il vantaggio di scegliere e ripetere volute condizioni di riferimento e di poter quindi confrontare diverse soluzioni progettuali (diverse forme e tecnologie di superfici finestrata e elementi di schermatura) sotto le stesse condizioni di contorno. Attraverso modelli in scala di crescente livello di precisione e dettaglio, diventa possibile prevedere la dinamica su scala urbana delle ombre portate da gruppi di edifici oppure la dinamica della penetrazione solare in ambienti interni (nonché i livelli e la distribuzione della luce diffusa dalla volta), o ancora le prestazioni ambientali di componenti schermanti o trasparenti. In Figura 2 sono riportate alcune immagini realizzate presso il laboratorio con sole e cielo artificiali del Politecnico di Torino (Aghemo et al., 2002; Lo Verso, 2002). L approccio basato su programmi di simulazione numerica è divenuto largamente utilizzato nella comunità illuminotecnica scientifica internazionale, in virtù di caratteristiche quali i ridotti tempi di simulazione (soprattutto quando vengono utilizzati software semplificati), la rapidità di cambiamento di una condizione prima di lanciare una nuova simulazione, gli output numerici e di rendering disponibili e i contenuti costi di simulazione. Anche i più sofisticati software, tuttavia, trovano poca diffusione nella progettazione comune, sia per l elevato grado di complessità legato al loro utilizzo (in relazione ai software più sofisticati), sia per le limitazioni di cui ancora risentono, in relazione al numero di condizioni di cielo disponibili o nella limitata capacità di riprodurre con accuratezza le proprietà ottiche e cromatiche di alcuni materiali (soprattutto i programmi semplificati).

6 L approccio basato su modelli in scala, invece, offre la possibilità di usare materiali reali (ad esempio i vetri), di vedere direttamente l ambiente luminoso progettato e di poter simulare un maggior numero di condizioni di cielo. Tuttavia, occorre sottolineare come i costi e i tempi connessi alla realizzazione dettagliata di modelli in scala di edifici complessi e al trasporto nei centri presso i quali sono operativi cieli artificiali e la difficoltà a scalare alcuni materiali innovativi possano ridurre in alcuni casi l effettiva applicabilità di questo approccio. Figura 2. Visualizzazioni dell ambiente luminoso all interno di modelli in scala (in senso orario, partendo da in alto a sinistra): un ufficio ipogeo illuminato per mezzo di un camino di luce speculare, studio; la copertura a griglia per l ampliamento dei Musei Capitolini in Roma, progetto realizzato; la serra per il liceo della comunicazione a Sangano (Torino), progetto in fase di realizzazione; sistema a lamelle fisse per la copertura della nuova sede SACMI a Imola (Bologna), progetto realizzato. Tutte le immagini sono state realizzate presso il laboratorio con sole e cielo artificiale a porzione di volta del Politecnico di Torino.

7 Materiali per l architettura della luce naturale Il livello di complessità dell approccio al progetto dell illuminazione naturale risulta ulteriormente incrementato in funzione dell evoluzione di cui è stato oggetto il sistema finestra. Nell architettura contemporanea, l industrializzazione edilizia e l innovazione tecnologica hanno portato a sviluppare sempre più dei sistemi di controllo dell illuminazione naturale di tipo innovativo, in grado di esercitare un controllo sia sull ingresso di luce naturale, sia sul guadagno termico passivo. L elemento finestrato viene a caratterizzarsi come elemento multi-funzionale integrato, composto da un insieme di componenti ognuno dei quali preposto al controllo distinto di una funzione: ventilazione, controllo solare, vista verso l esterno, quantità e distribuzione della luce naturale trasmessa. Fra questi materiali, alcuni sono a comportamento passivo, in quanto variano le proprie prestazioni termiche e ottiche in funzione dei parametri di intensità luminosa e temperatura, mentre altri sono a comportamento attivo, in quanto le prestazioni sono variabili attraverso dispositivi impiantistici. L elemento di involucro trasparente viene ad essere gestito in modo integrato con le varie funzioni dell edificio e con le soluzioni impiantistiche. Sono dunque presenti sul mercato nuovi materiali, singoli o compositi, in grado di garantire, sfruttando la riflessione, la diffusione, la rifrazione e la diffrazione della luce, prestazioni elevate in termini di schermatura degli ambienti interni; al massimo del loro rendimento, tuttavia, tali sistemi possono penalizzare, fino ad annullarla, la vista verso l esterno. Il loro impiego deve quindi essere regolato dal compromesso fra questi due requisiti (schermatura e vista verso l esterno). La funzione di schermatura deve essere a sua volta un compromesso fra due obiettivi opposti: la minimizzazione fino all annullamento della trasparenza alla componente solare diretta, responsabile dei surriscaldamenti estivi e degli abbagliamenti invernali, a la massimizzazione della trasparenza alla componente diffusa della volta celeste, che non causa discomfort visivi e termini e permette di ridurre la frazione di luce artificiale da impiegare. Gli elementi che costituiscono un sistema finestra integrato possono essere schematizzati in: componente trasparente componente schermante componente di conduzione della luce (camini e condotti di luce; atri e gallerie luminose; condotti ad ottica anidolica) componenti impiantistici integrati (integrazione luce naturale luce artificiale ; ventilazione attiva passiva-ibrida) In relazione alle principali funzioni di controllo (quantità, distribuzione e colore della luce in ambiente, radiazione solare diretta, luminanza della superficie vetrata), le prestazioni fornite dalle differenti tipologie di componenti trasparenti e schermanti in termini di quantità e qualità di luce trasmessa variano in maniera significativa. Tali prestazioni vengono solitamente caratterizzate attraverso una serie di parametri: fattore di trasmissione luminosa, fattore di riflessione luminosa, temperatura di colore correlata e indice di resa cromatica della luce naturale trasmessa, modalità di trasmissione e riflessione (speculare, diffondente o intermedia) e, per elementi schermanti, fattore di apertura (openness factor) e fattore di ombreggiamento luminoso nel campo

8 illuminotecnico; fattore di trasmissione solare, fattore di riflessione solare, fattore di trasmissione solare globale, trasmittanza termica nel campo termico. Nei paragrafi successivi è riportata una sintetica descrizione di componenti trasparenti e schermanti: essa è il risultato di una ricerca analitica e di una catalogazione dei sistemi attualmente disponibili sul mercato o prossimi ad esservi inseriti (essendo ad una fase di prototipizzazione) contenuta estensivamente nel volume curato dagli Autori Guida alla progettazione dell illuminazione naturale pubblicato dalla Associazione Italiana di Illuminazione AIDI (AIDI, 2003). La Figura 3 illustra una scheda-tipo tra quelle presenti nel manuale. Figura 3. Esempio di scheda relativa al componente schermante (AIDI, 2003).

9 Componente trasparente: tipologie di elementi innovativi Vetri cromogenici (fotocromici, termocromici, elettrocromici, a cristalli liquidi) (Figura 4). Hanno come caratteristica principale la capacità di modificare le proprietà ottiche (trasmissione luminosa e solare) in conseguenza della variazione (sempre reversibile) di un campo elettrico (cristalli liquidi e elettrocromici), dell intensità luminosa incidente (cristalli fotocromici) o della temperatura (cristalli termocromici). I vetri fotocromici e termocromici sono pertanto dispositivi autoregolanti in funzione delle condizioni al contorno, mentre i vetri elettrocromici e a cristalli liquidi, attivati elettricamente, richiedono una regolazione da parte dell utenza. Film olografici HOE (Holographic Optical Element) (Figura 5). Sono componenti ottici passivi, integrati nelle lastre di vetro, in grado di diffrangere i raggi solari trasmessi secondo una direzione prestabilita, definita sulla base dei percorsi solari caratteristici della zona considerata. Il comportamento nei confronti della radiazione solare incidente è di tipo selettivo: questa risulta diffratta in maniera diversa in funzione della lunghezza d onda o dell angolo con cui incide sulla pellicola. I reticoli a selettività spettrale hanno la caratteristica di riflettere la radiazione infrarossa (in maniera del tutto analoga ai vetri riflettenti), e al tempo stesso di trasmettere la maggior parte della radiazione luminosa, determinando pertanto livelli elevati di illuminazione naturale e ridotti carichi termici all interno dell edificio. I reticoli a selettività angolare sono invece in grado di variare l entità dei guadagni solari, orari o stagionali, riducendo la trasmissione solare in estate (angoli di incidenza minimi) e mantenendola invece alta in periodo invernale (angoli di incidenza massimi). Pannelli prismatici (Figura 6). Costituiti da una sottile griglia di prismi trasparenti in materiale acrilico rifiniti a dente di sega, vengono prodotti con diverse inclinazione dei denti, a cui corrispondono diversi angoli di rifrazione della luce incidente e spesso sono parzialmente rivestiti di una pellicola argentata riflettente, ad altissima riflessione luminosa. Duplice è l azione svolta: schermatura della radiazione solare diretta, riflessa verso l esterno, e trasparenza alla luce naturale diffusa proveniente dalla volta celeste (soprattutto dalle zone dello zenit), rifratta e re-direzionata in direzione del soffitto e quindi, per riflessione secondaria, verso la parte di ambiente più lontana dalle finestre I pannelli prismatici, pur risultando trasparenti, distorcono l immagine vista attraverso di essi: occorre dunque prevedere altre superfici finestrate per garantire all interno una corretta e fruibile visione degli spazi esterni. Pannelli laser-cut (Figura 7). Si tratta di un sistema per ridirezionare la luce naturale costituito da sottili pannelli in materiale acrilico trasparente (PMMA) in cui vengono praticate delle incisioni con un raggio laser. L efficienza del sistema nel trasmettere (per rifrazione) la luce solare è molto alta. Se i pannelli sono montati verticalmente (con incisioni orizzontali), la luce solare incidente con angoli superiori ai 30 viene praticamente interamente riflessa verso l esterno, mentre al di sotto dei 20 viene rifratta verso il soffitto e quindi verso la parte di ambiente più lontana dalle finestre. Questo permette di ridurre la radiazione solare trasmessa in ambiente in periodo estivo ottimizzando invece la quota parte trasmessa in periodo invernale. Anche per i pannelli montati orizzontalmente (nella forma di lamelle orizzontali o di veneziane) è elevata la frazione di radiazione solare riflessa esternamente. Permettono la vista verso l esterno (la distorsione è minima), ma la loro posizione ottimale è sopra l altezza degli occhi, in modo da evitare possibili abbagliamenti.

10 Figura 4. Applicazione di vetri a cristalli liquidi: nella condizione di campo elettrico attivo risulta pregiudicata la vista verso l esterno.

11 Figura 5. Involucro trasparente realizzato mediante vetri con pellicola olografica.

12 Figura 6. Principio di funzionamento e applicazioni di pannelli prismatici (sede Unesco a Genova, progetto di R. Piano). Figura 7. Applicazione di pannelli laser-cut ad ambienti scolastici (South State School at Brisbane Australia). In Figura 8 è riportata una matrice di confronto prestazionale dei componenti trasparenti sopra citati.

13 Figura 8. Matrice sistemi di controllo della luce naturale: componenti trasparenti. Componente schermante: tipologie di elementi innovativi Tende. Si tratta di elementi schermanti tradizionali, realizzati in diversi materiali (stoffa, tessuti acrilici, materiali plastici - PVC), morbidi o a pannelli rigidi, che determinano un oscuramento maggiore o minore in funzione del fattore di apertura. Innovativi sono piuttosto alcuni campi di applicazione, quali ad esempio l inserimento di tende in vetrocamera o come pacchetto integrato con altre tipologie di serramenti o di schermature. Ad esempio, sono funzionali in abbinamento ad aggetti orizzontali, per schermare la radiazione solare diretta nei periodi dell anno (inverno) in cui questi sistemi risultano inefficienti (rispetto alla posizione del sole basso sull orizzonte): con questa finalità vanno applicate a facciate esposte a sud. Tecnologie più sofisticate prevedono la dotazione di un meccanismo di controllo automatizzato che modifica dinamicamente la posizione delle tende in base alle condizioni di irraggiamento solare.

14 Tende veneziane (Figura 9). Anche in questo caso, non è il sistema di controllo in sé ad essere innovativo, ma alcune applicazioni ad esso legate: ad esempio l inserimento in vetrocamera o come elemento schermante inserito in intercapedine in facciate a doppia pelle. Veneziane di tipo innovativo sono dotate di lamelle rifinite superiormente in materiale riflettente, con la funzione (analoga a quella di un light-shelf) di ridirezionare la radiazione solare verso il soffitto e quindi in ambiente come luce diffusa. In altri modelli la riflessione è di tipo speculare nella parte superiore della finestra e di tipo diffondente nella parte inferiore, per evitare possibili problemi abbagliamento. Le lamelle possono essere trasparenti, realizzate in materiale prismatico diffondente, al fine di aumentare l ingresso di luce naturale in ambiente come luce diffusa, uniforme e non abbagliante. Nuovi sistemi di veneziane sono caratterizzati da profili curvi o a prisma per ottimizzare le direzioni di riflessione. Il sistema con veneziana selettiva, ad esempio, è un sistema fisso costituito da lamelle schermanti a tre facce in alluminio altamente riflettenti, fisse e curve, sigillate ermeticamente fra due vetri termici chiari. La particolare forma ed inclinazione delle lamelle permette l ingresso in ambiente di una quantità di radiazione solare diretta variabile in funzione dell altezza del sole sull orizzonte: in particolare il sistema risulta opaco ai raggi provenienti dal sole alto nel cielo (mesi estivi), assorbiti e riflessi verso l esterno, e trasparente ai raggi provenienti dal sole basso nel cielo (mesi invernali), rifratti verso il soffitto. Il sistema a pesce ( fish system ) è invece costituito da lamelle orizzontali fisse, a sezione triangolare e concavità verso l alto, dal profilo disegnato per limitare abbagliamento e controllare il ri-direzionamento della luce diffusa. Frangisole in vetro (Figure 3 e 10). Si tratta di un sistema frangisole esterno composto da lamelle fisse o mobili realizzate in vetro o in materiale trasparente, regolate manualmente o in maniera automatizzata. Le lamelle trasparenti solitamente sono colorate, trattate, rifinite con pellicole per diventare riflettenti: in questo caso, la pellicola riflettente viene applicata sulla faccia superiore delle lamelle, in modo da ridirezionare la radiazione solare incidente verso il soffitto e quindi in profondità dell ambiente come luce diffusa. Frangisole con sistema fotovoltaico (Figura 11). Nella struttura del frangisole vengono inseriti moduli fotovoltaici; l insieme risultante è indipendente dal fabbricato e può pertanto essere facilmente inserito in edifici esistenti o di nuova realizzazione. La massima funzionalità del sistema è ottenuta inclinando opportunamente gli elementi schermanti, in modo da garantire il miglior compromesso fra le esigenze di ottimizzare la ricezione dei raggi solari per il maggior numero di ore e di giorni durante l anno (con una posizione il più possibile ortogonale rispetto alla radiazione solare incidente) e di garantire un efficace azione di ombreggiamento come struttura frangisole continua opaca. Il comportamento complessivo risulta esaltato se viene realizzata una facciata a doppia pelle, con un livello interno a tenuta rispetto agli agenti atmosferici integrato da un livello esterno costituito da moduli fotovoltaici opachi. La doppia parete assicura la ventilazione e la dispersione del calore prodotto dal surriscaldamento dei pannelli solari.

15 Figura 9. Schema di veneziane innovative in vetrocamera. Figura 10. Frangisole mobili in vetro come sistema di schermatura in facciate esposte a sud. Figura 11. Frangisole fotovoltaici come sistema di schermatura in facciate esposte a sud. In Figura 12 è riportata una matrice di confronto prestazionale dei componenti schermanti sopra citati.

16 Figura 12. Matrice sistemi di controllo della luce naturale: componenti schermanti. Uno studio per la caratterizzazione prestazionale di Sistemi di Schermatura Interni Alla necessità, prescritta a livello normativo, di dotare gli ambienti di lavoro di opportuni sistemi di controllo della radiazione solare e luminosa non seguono, tuttavia, le relative indicazioni tecniche, in termini da un lato di requisiti prestazionali che il sistema deve essere in grado di soddisfare, dall altro di caratterizzazione tecnica che i produttori di tali dispositivi devono fornire. Anche l analisi di mercato condotta per la redazione della citata Guida alla progettazione dell illuminazione naturale (AIDI, 2003) ha evidenziato una mancanza di caratterizzazione tecnica dei componenti e una scarsità di dati disponibili per i progettisti. Nel tentativo di supplire a questa carenza di informazioni e al fine di fornire utili indicazioni progettuali, presso il gruppo di Fisica Tecnica Ambientale del Dipartimento di Energetica del Politecnico di Torino, nell ambito di una ricerca finanziata con l ausilio anche di alcuni enti privati (Istituti di Credito, Società di consulenza immobiliare), è stata programmata un attività sperimentale relativa all analisi comparativa delle prestazioni termiche e luminose di alcune tipologie di schermi interni di maggior impiego nel terziario, quali tende in tessuto filtrante, veneziane microforate e pellicole, dispositivi di controllo che riducono la luminanza della superficie finestrata (Aghemo e Serra, 1999). La luminanza di una finestra, sorgente secondaria, è infatti solitamente molto elevata in assenza di schermo (anche per giornate di cielo coperto), rappresentando dunque una fonte di possibili abbagliamenti diretti e riflessi, in particolar modo sugli schermi dei videoterminali.

17 Attraverso un percorso basato su un analisi di mercato relativa a sistemi schermanti interni, simulazioni numeriche e verifiche sperimentali, condotte sia in campo, sia in laboratorio, è stato possibile redarre un documento per indirizzare la scelta dello schermo interno più rispondente a requisiti prestazionali quali flessibilità di impiego, contatto visivo con l esterno, variazione cromatica della luce, livello di illuminamento, controllo della luminanza in termini di distribuzione nello spazio e di contrasti di luminanza su video. Si riportano alcune delle considerazioni emerse a seguito dello studio e delle sperimentazioni condotte: le tende filtranti permettono la vista dell ambiente esterno, ma la trama (quantificata dal fattore di apertura) e la grammatura modificano notevolmente la percezione dei dettagli della scena osservata attraverso lo schermo la variazione cromatica della luce trasmessa non è significativa se non per alcuni dei casi analizzati: films polimerici argento/argento e argento/oro comportano una tonalità di colore decisamente fredda, percepita negativamente dagli utenti, mentre tende beige, misto beige/bianco o giallo/grigio comportano una tonalità neutro calda che risulta, invece, generalmente gradita in relazione al livello di illuminamento, le tende non influenzano significativamente la quantità di luce entrante in ambiente, essendo tutte regolabili, a differenza delle pellicole, fisse. A livello indicativo si può fissare a 0.3 il valore minimo che deve assumere il coefficiente di trasmissione luminosa di una pellicola applicata ad un vetrocamera in relazione al controllo delle luminanze, i valori più alti del rapporto luminanza con tenda /luminanza senza tenda si sono verificati con campioni di colore bianco, mentre valori inferiori hanno caratterizzato campioni beige, grigio e misto; per campioni dello stesso colore si sono osservate variazioni rilevanti in relazione al tipo di tessuto, in funzione del tipo di fibra (opaca o lucida), del peso e del fattore di apertura. Il minore abbattimento di luminanza si ha con i tessuti del tipo Trevira CS, poliestere e fibra di vetro, mentre la maggiore presenza di PVC (fibra lucida), a parità di fattore di apertura e di peso, comporta un valore più elevato di luminanza. Il massimo abbattimento della luminanza si ottiene con la tipologia dei films polimerici, mentre il comportamento delle pellicole applicate al vetro varia in funzione del colore e dello spessore. Massima flessibilità e migliore risposta prestazionale (ma, ovviamente, anche costi più elevati) si hanno con l utilizzo di una doppia combinazione di schermi interni quale, ad esempio, una tenda (a rullo) applicata sulla vetrata, che presenti un buon comportamento rispetto alle indicazioni sintetizzate in precedenza e un ulteriore tenda che permetta il controllo della luminanza nei periodi di forte soleggiamento. Meno flessibile ma altrettanto efficace può essere l utilizzo combinato della pellicola applicata al vetro e di una tenda.

18 NOTAS 1 NRC (National Research Council Canada). IRC (Institute for Research in Construction). REFERÊNCIAS AGHEMO, C. e SERRA, V Schermi interni: prestazioni a confronto. Modulo (11). AGHEMO, C.; PELLEGRINO, A. e LO VERSO, V.R.M Scale models under an artificial sky as tool for daylighting design: possible applications. In: ATTI DELLA CIE LIGHT & LIGHTING 2002 INTERNATIONAL CONFERENCE, Bucarest (Romania), novembre AIDI - ASSOCIAZIONE ITALIANA DI ILLUMINAZIONE Guida alla progettazione dell illuminazione naturale. Parma, 197 p. [A CURA DI C. AGHEMO e V.R.M. LO VERSO] CEN - COMITE EUROPEEN DE NORMALISATION, European Standard PrEN Energy performance of buildings Energy requirements for lighting. Norma europea CEN/TC 169 N 0618, 79 p. DECRETO LEGISLATIVO N 10 DEL 9 GENNAIO Norme per l attuazione del Piano Energetico Nazionale in materia di uso razionale dell energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. Supplemento Ordinario alla Gazzetta Ufficiale n 13, Roma, 16 gennaio DECRETO LEGISLATIVO N SETTEMBRE Attuazione delle direttive 89/391/CEE, 89/654/CEE, 89/655/CEE, 89/656/CEE, 90/269/CEE, 90/394/CEE, 90/679/CEE riguardanti il miglioramento della sicurezza e della salute dei lavoratori sul luogo di lavoro. Supplemento Ordinario alla Gazzetta Ufficiale n 265, Roma, 12 novembre. DECRETO LEGISLATIVO N MARZO Modifiche ed integrazioni al DL 626, recante attuazione di direttive comunitarie riguardanti il miglioramento della sicurezza e della salute dei lavoratori sul luogo di lavoro. Roma. LO VERSO, V.R.M La simulazione dell illuminazione naturale mediante cieli artificiali. Genova. Tesi di Dottorato. Facoltà di Ingegneria, Università degli studi di Genova, 236 p. PELLEGRINO, A. e LO VERSO, V.R.M Daylighting simulations in sky scanning simulators: application to buildings with repetitive bays. In: ATTI DELLA CONFERENZA INTERNAZIONALE IESNA 2004 (ILLUMINATING ENGINEERS SOCIETY OF NORTH AMERICA), Tampa (Florida), USA, luglio UNI - ENTE NAZIONALE ITALIANO DI UNIFICAZIONE Norma UNI 10530, Principi di ergonomia della visione Sistemi di lavoro ed illuminazione. Milano.

19 UNI - ENTE NAZIONALE ITALIANO DI UNIFICAZIONE Norma UNI 10840, Locali scolastici Criteri generali per l illuminazione artificiale e naturale. Milano. UNI - ENTE NAZIONALE ITALIANO DI UNIFICAZIONE Norma UNI EN ISO , Requisiti ergonomici per il lavoro in ufficio con videoterminali (VDT). Milano.