Fabio Peron. Illuminazione e comfort visivo. Illuminazione e visione. Illuminazione e visione. Lezioni di illuminotecnica.

Transcript

1 Illuminazione e comfort visivo Per una buona visione negli ambienti interni è necessario realizzare un impianto di illuminazione che assicuri: il livello di illuminazione necessario ai compiti visivi, in termini di illuminamento e luminanza, e la sua uniformità; Lezioni di illuminotecnica. Luce e comfort Fabio Peron Università IUAV - Venezia l equilibrio delle luminanze nel campo visivo; la limitazione dell abbagliamento; una sufficiente resa del contrasto. Tutti questi aspetti possono essere valutati attraverso opportuni parametri fisico-tecnici, che concorrono alla progettazione e al dimensionamento dell impianto in funzione delle attività che devono essere svolte nell ambiente considerato. Illuminazione e visione Illuminazione e visione Per una buona visione dei compiti visivi è necessario garantire un livello di illuminamento sufficiente. Per attività lavorative si deve adeguare l illuminamento alla prestazione visiva, mentre per attività ricreative lo si deve adeguare alla soddisfazione visiva. In generale maggiore è la prestazione visiva richiesta (in termini di velocità e precisione di esecuzione) e maggiore è l illuminamento necessario. Si sono individuati dei valori limite dell illuminamento, uno minimo ed uno massimo oltre i quali si considera che la visione sia resa comunque difficoltosa. La soglia minima assoluta è stata fissata in 20 lux, la massima in lux. Oltre il massimo il grado di prestazione visiva aumenta, ma in misura non molto apprezzabile, mentre risulta probabile l insorgenza di fenomeni collaterali che disturbano o alterano la visione, come l abbagliamento diretto o riflesso, oppure la difficoltà a distinguere piccoli dettagli. La prestazione visiva richiesta da una determinata attività dipende essenzialmente dai seguenti fattori: Luminanza e colore del compito visivo Contrasti di luminanza e di colore tra il dettaglio e lo sfondo Dimensioni Posizione del dettaglio nel campo visivo Efficienza apparato visivo dell osservatore Grado di attenzione Difficoltà del compito visivo.

2 Illuminazione e visione Illuminamento e visione La difficoltà del compito visivo dipende dal contrasto di luminanza espresso dalla relazione con L 1 el 2 luminanze del compito visivo e dell intorno rispettivamente: La soglia di visibilità dipende dalla differenza di luminanza fra fondo e oggetto L illuminamento influenza la prestazione visiva. Qui sono considerate tre difficoltà del compito visivo e due diversi gradi di attenzione Illuminamento e visione Illuminamento e visione Tra i valori massimo e minimo sono individuate diverse classi di illuminamento a seconda della prestazione visiva. Per ciascuna classe è stata fissata una gamma di tre valori con rapporto 1,5. La scelta del valore appropriato dipende da un insieme di fattori relativi al singolo specifico compito visivo: dimensioni angolari dell oggetto; contrasto di luminanza; acuità visiva dell osservatore, ossia inverso della minima separazione angolare tra oggetti per percepirli come distinti; sensibilità al contrasto ossia minimo contrasto percepibile; tempo di visione, ossia tempo a disposizione per effettuare l attività visiva. Tipo di destinazione (attività) illuminamento (lux) Aree esterne industriali Zone di passaggio e di sosta temporanea Ambienti di lavoro occupati saltuariamente Prestazioni visive semplici Prestazioni visive medie Prestazioni visive elevate per compiti difficili Prestazioni visive elevate per compiti di particolare qualità Valori di illuminamento consigliati dalla CIE (UNI 10380)

3 Illuminamento e visione Uniformità di illuminamento e visione 50 Lux parcheggi ingressi e uscite magazzini esterni garages camere d albergo 100 Lux corridoi e passaggi scale, scale mobili bagni magazzini materie prime sale macchine aree di carico foyers soggiorni 200 Lux Ascensori Sale d attesa Officine assemblaggio Negozi Musei aree passaggio Scuole aree passaggio Palestre Sale conferenze 400 Lux Sportelli Preparazione cibi Uffici Sale lettura aule Laboratori ospedali officine Per evitare fenomeni di affaticamento è bene che il rapporto tra l'illuminamento minimo e quello medio non sia inferiore a 0,7. Il compito deve essere illuminato quanto più uniformemente possibile. Nelle zone immediatamente circostanti il compito visivo l illuminamento deve essere correlato a quello della zona del compito e dovrebbe fornire una distribuzione delle luminanze ben equilibrate nel campo visivo. 600 Lux Sale prova motori Sale taglio Sale assemblaggio Sale computer Banchi vendita Casse Supermarket Atelier artistici 900 Lux assemblaggio elettronico Banchi prova elettronici Supermarket displays 1200 Lux Aree selezione e verifica Ispezione indumenti Banchi gioielleria Boxing rings Valori di illuminamento consigliati dalla CIE Uniformità di illuminamento e visione Uniformità di illuminamento: task e intorno ufficio

4 Uniformità di illuminamento: task e intorno Uniformità di illuminamento: task e intorno scuola industria Equilibrio delle luminanze Equilibrio delle luminanze Generalmente solo una parte del campo visivo di un osservatore è occupata dal compito visivo. L occhio si adatta ad una luminanza intermedia tra quella del compito visivo e quella degli altri elementi presenti all interno del campo visivo. 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 eccessive differenze di luminanze, infatti risulta affaticante per la vista degli occupanti, anche quando questi non avvertono coscientemente l esistenza di alcun elemento di disturbo. Luminanze troppo elevate potrebbero provocare abbagliamento. Luminanze troppo basse e differenze di luminanza troppo basse d altra parte darebbero luogo a ambienti di lavoro monotoni e non stimolanti. Le luminanze di tutte le superfici presenti in una determinata scena sono importanti. Esse dipendono dal coefficiente di riflessione e dall illuminamento delle diverse superfici. Vengono consigliati dei valori di riferimento per i coefficienti di riflessione delle principali pareti di un locale: Soffitto: 0,6-0,9 Pareti: 0,3-0,8 Piani di lavoro: 0,2-0,6 Pavimento: 0,1-0,5 Nella valutazione quantitativa delle differenze di luminanza si utilizza come parametro il massimo rapporto tra i valori della luminanza delle diverse superfici comprese nel campo visivo.

5 Equilibrio delle luminanze Equilibrio delle luminanze: una buona regola Rapporti limite di luminanza prescritti Classe ambiente X Y Z Tra compito visivo e superfici più scure adiacenti (max.) 3/1 3/1 5/1 Tra compito visivo e superfici più chiare adiacenti (min.) 1/3 1/3 1/5 Le luminanze nel campo di vista dovrebbero tra di loro stare nel rapporto: Tra il compito visivo e le superfici lontane più scure (max.) Tra il compito visivo e le superfici lontane più chiare (max.) 10/1 20/1-1/10 1/20-1:3:10 Tra apparecchi di illuminazione e superfici adiacenti (finestre, lucernai, ecc.) (max.) 20/1 - - Ovunque entro il campo visivo (max.) 40/1 - - Rapporti limite tra le luminanze dello sfondo e del compito visivo (UNI 10380) Con l illuminazione naturale non è facile ottenere tali rapporti. In ogni caso la regola non è da verificare ad ogni costo. Il livello di luminanza massimo dovrebbe essere in ogni caso cd/m 2 Equilibrio delle luminanze Equilibrio delle luminanze Foto Falsi colori Foto Falsi colori E possibile ottenere i valori di luminanza da immagini prese da macchine calibrate E possibile ottenere i valori di luminanza da immagini prese da macchine calibrate

6 Abbagliamento Abbagliamento L abbagliamento è la sensazione visiva prodotta da elevati gradienti di luminanza all interno del campo visivo. In alternativa la presenza di sorgenti luminose vicino alle più comuni direzioni di osservazione può dar luogo all abbagliamento. Si ha abbagliamento anche quando l occhio si è adattato alle condizioni di un ambiente per un tempo lungo e improvvisamente le condizioni luminose cambiano. Unulteriorecasosihaquandol occhiosièadattatoaunambiente e compare una sorgente di luce molto più brillante di qualsiasi altra cosa intorno. L entità del fenomeno può variare da una sensazione di fastidio che perdurando porta ad affaticare il soggetto, fino alla perdita temporanea della vista. Negli ambienti di lavoro è importante limitare la possibilità di abbagliamento per evitare errori, affaticamento e incidenti. L abbagliamento molesto può essere prodotto direttamente dagli apparecchi di illuminazione o dalle finestre. L entità del fenomeno può variare da una sensazione di fastidio che perdurando porta ad affaticare il soggetto fino alla perdita temporanea della vista. Discomfort Glare: fastidio senza perdità della capacità di distingure gli oggetti, a causa di una sorgente intensa nel campo di vista. La vista del cielo luminoso vicino al campo di vista può esserne causa. Schermare uno degli occhi con una mano diminuisce il discomfort. Disability Glare: riduzione della capacita di distinguere gli oggetti. E generato da sorgenti di luce intense, come i fari delle auto di notte, o la vista diretta del sole. Veiling: si ha quando nel campo di vista si ha un immagine riflessa di una sorgente più intensa della luminanza del compito visivo. A esempio l immagine di una finestra sullo schermo del PC. Reflected Glare: La luce di una sorgente riflessa su di una superfice speculare colpisce l occhio o il piano di lavoro. A esempio il sole riflesso dall acqua di una piscina. Abbagliamento Abbagliamento veiling Reflecting glare

7 Abbagliamento: veiling Abbagliamento da luce naturale veiling Si verifica quando su una superficie lucida del compito visivo si creano riflessi dovuti a sorgenti o superfici luminose. Riflessioni di elevata luminosità nel compito visivo possono velare l immagine. Riflessioni che velano l immagine e luce abbagliante riflessa possono essere eliminate o ridotte con le seguenti misure: sistemazione adeguata di apparecchi d illuminazione e posti di lavoro finitura superficiale opaca riduzione della luminanza degli apparecchi aumento dell area luminosa dell apparecchio utilizzo di pareti e soffitti chiari discomfort glare Abbagliamento da luce naturale Abbagliamento da luce naturale discomfort glare discomfort glare

8 Abbagliamento da luce naturale Protezione dall abbagliamento da luce naturale discomfort glare Schermature, sistemi vetrati a proprietà variabili, a controllo solare o diffondenti Abbagliamento Abbagliamento e equilibrio delle luminanze Si può avere abbagliamento anche a causa della riflessione delle sorgenti luminose su superfici speculari posizionate lungo le principali direzioni di osservazione. L effetto di abbagliamento dovuto alla luminosità di una certa sorgente decresce via via che la posizione di questa si allontana dalla zona centrale del campo visivo. Le luminosità elevate sono infatti tollerate quando si trovano a cadere in posizioni periferiche rispetto alla direzione dello sguardo (linea di visuale). Per limitare l abbagliamento indiretto provenienti da superfici riflettenti è bene che tale superfici riflettano in maniera diffusa. Nell illuminazione di ambienti dove il compito visivo è la lettura o la scrittura (uffici, aule, biblioteche, ) devono essere scelti apparecchi illuminanti che presentino una opportuna curva di distribuzione delle intensità. Essi inoltre devono essere posizionati in maniera attenta rispetto all osservatore e al suo compito visivo. E necessario che l area del compito visivo sia illuminata da sorgenti posizionate fuori del volume di offesa.

9 Abbagliamento Abbagliamento: volume di offesa sorgente posizionata dentro al volume di offesa volume di offesa Abbagliamento: volume di offesa Abbagliamento e schermatura delle sorgenti Apparecchi bat-wing. La presenza di uno di questi apparecchi all interno del volume di offesa non pregiudica la resa del contrasto, dato che l illuminazione del compito visivo è ottenuta soprattutto con gli apparecchi laterali. Apparecchi posizionati correttamente lateralmente al posto di lavoro e fuori del volume di offesa. Le sorgenti di elevata luminosità possono causare abbagliamento e alterare la visione degli oggetti. Una adeguata schermatura delle lampade o la copertura delle finestre con tende può contribuire a eliminare o limitare il fenomeno. Si può individuare un angolo minimo di schermatura in funzione della luminanza specifica delle lampade.

10 Abbagliamento: valutazione Abbagliamento: valutazione Il parametro utilizzato da CIE per descrivere la possibilità di discomfort glare èl UGR (unified glare ratio): UGR n 2 0,25 L iω = 8log 2 Lb i= 1 Pi i Per valutare la possibile presenza di glare si utilizza UGR Abbagliamento: valutazione Resa del colore Un altro parametro utilizzato da CIE per descrivere la possibilità di discomfort glare per illuminazione artificiale è il CGI: E d 1+ n 2 L iωi CGI = 8log E + i= d Ei 1 Pi Per la prestazione visiva e la sensazione di comfort è importante che i colori degli oggetti e della pelle umana siano resi in modo naturale. I colori di sicurezza devono essere riconoscibili come tali (ISO 3864). L indice di resa cromatica delle lampade utilizzate non dovrebbe essere inferiore a 80. Possono fare eccezione alcuni luoghi o attività, ad esempio l illuminazione di ambienti molto alti. Idonee misure devono essere prese in luoghi di lavoro in cui i posti son fissi e occupati in continuo. Valori raccomandati da UNI

11 Grazie per l attenzione Domande e chiarimenti???