illuminazione artificiale

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1 illuminazione artificiale

2 Illuminazione artificiale degli interni Il progetto di illuminazione degli interni deve essere studiato e calcolato in funzione della destinazione d uso e dei compiti visivi del locale da illuminare, e dipende dai seguenti elementi: Caratteristiche geometriche dell ambiente da illuminare ; Coefficienti medi di riflessione di soffitto, pareti e pavimento; Tipo di illuminazione prescelta (diretta, indiretta, diffusa, ecc.); Tipologia di lampada I metodi di calcolo impiegati sono due: Il metodo del flusso totale; Il metodo puntuale.

3 Metodo del flusso totale φ D E P φ diff I diversi metodi di calcolo del campo luminoso artificiale all interno degli ambienti si basano sul principio di sovrapposizione degli effetti ossia sull assunzione che l illuminamento in un punto qualsiasi sia pari alla somma tra quello che si ottiene su di esso dalla luce che vi arriva direttamente dalle sorgenti luminose e quello ottenuto dalle diverse superfici riflettenti.

4 Campo diretto Secondo la legge dell inverso del quadrato, raddoppiando la distanza dalla sorgente la superficie da illuminare quadruplica e l illuminamento si riduce alla quarta parte E = I cosυ r 2 r Ep = 2 r I r P h P o E = I senυ r 2 r = h cos E = I cos h 2 3 υ r h P v

5 Campo diffuso I metodi di calcolo semplificati della componente diffusa si basano sull assunzione che il campo diffuso sia uniforme nello spazio considerato e che il flusso luminoso, F L, emesso da tutte le lampade installate, si distribuisce uniformemente sulle superfici che costituiscono l involucro: E diff = S tot F L r m ( 1 rm ) S tot, superficie dell involucro, F L, il flusso luminoso, r m coefficiente di riflessione medio dell involucro.

6 Fattore di utilizzazione Non tutto il flusso luminoso emesso dalle sorgenti installate in un ambiente arriva ad illuminare il piano di lavoro. Una parte di esso viene disperso e la parte effettivamente incidente sul piano di lavoro dipende da: geometria dell ambiente; posizionamento delle lampade; caratteristiche di riflessione di pareti, pavimento e soffitto; caratteristiche degli apparecchi illuminanti. Si definisce allora il fattore di utilizzazione U come rapporto tra flusso incidente sul piano di lavoro φ inc e flusso installato φ 0. φ U = inc φ 0

7 Deprezzamento del flusso luminoso emesso, fattore di manutenzione Al passare del tempo l impianto di illuminazione subisce un certo invecchiamento che viene detto deprezzamento. Il flusso emesso dalle lampade diminuisce per annerimento degli involucri in vetro, per variazioni delle condizioni di funzionamento del filamento delle lampade ad incandescenza o degli elettrodi di quelle a scarica. Le parti ottiche degli apparecchi vengono ricoperte da polvere diminuendone la riflessione e la trasparenza. Nella valutazione del flusso da installare bisogna tenere conto di questo fattore, prevedendo un flusso leggermente superiore a quello minimo richiesto. Viene definito un altro fattore detto di manutenzione, M, corrispondente al rapporto tra il flusso che incide sulla superficie di lavoro in condizioni di massimo invecchiamento dell impianto e con l impianto nuovo.

8 Fattore di utilizzazione Il coefficiente di utilizzazione, che viene individuato in funzione di un parametro detto indice del locale K, tiene conto della geometria del sistema sorgente-ambiente-piano di lavoro. A seconda che si intenda realizzare un tipo di illuminamento diretto o indiretto, l indice del locale si calcola con una delle equazioni di seguito riportate: Illuminazione diretta K = h ( a ( a b) + b) Illuminazione indiretta K = 3( a b) 2H ( a + b) a = lunghezza del locale da illuminare; b = larghezza del locale da illuminare; h = altezza del punto luce rispetto al piano di lavoro; H = altezza del soffitto rispetto al piano di lavoro

9 Fattore di utilizzazione R f =0.2 Plafoniera a quattro lampade fluorescenti con riflettore superiore Apparecchio con lampada fluorescente per illuminazione diretta R c R W A B C D E F G H A B C D E F G H A K = 0,5 0,7 C K = 0,9 1,2 E K = 1,4 1,7 G K = 2,7 4 B K = 0,7 0,9 D K = 1,2 1,4 F K = 1,7 2,7 H K = 4 6

10 Fattore di manutenzione il fattore detto di manutenzione, M, può essere valutato in funzione della polverosità dell ambiente con un intervallo tra le operazioni di pulizia pari a 12 mesi. tipo di ambiente C M pulito 0,8 medio 0,7 sporco 0,6 Se S è la superficie del piano di lavoro e E m flusso totale da installare vale: F E EmS = C C u M l illuminamento desiderato il Se poi F L è il flusso del tipo di lampada scelta, il numero di lampade vale: N = F F E L

11 E bene cercare di realizzare una copertura uniforme del piano di lavoro. In generale ai fini dell uniformità la distanza tra due sorgenti vicine non dovrebbe essere maggiore di una volta e mezza dell altezza di installazione rispetto al piano di lavoro.

12 Esempio 1 Calcolare l illuminamento di una lampada posizionata ad un altezza dal piano di lavoro pari a 3 m, su due punti A e B che si trovano in posizione tale che la direzione della congiungente di ciascuno con il centro di illuminazione forma con l asse della sorgente un angolo di 0 e 45 : h= 3 m E = 36 W φ = 3,45 klm Dalla distribuzione fotometrica dell intensità luminosa si leggono i valori di intensità luminosa per i due punti: A) I 0 = 350 cd, cos 3 (0 ) = 1; B) I 45 = 200 cd, cos 3 (45 ) = 0,35. I E = Utilizzando la relazione 2 si può calcolare cosυ r Luce 4 90 l illuminamento orizzontale nei punti A e B. h 60 Nel punto A: E 0 = I 0 /h 2 * cos 3 (0 ) = (350*3,45)/3 2 * 1 = 134 lux Nel punto B: E 45 = I 45 / h 2 * cos 3 (45 ) = (200*3,45)/3 2 * 0,35 = 27 lux 400 cd/klm A 30 B

13 Esempio 2 Si consideri un aula scolastica, di dimensioni in pianta 6 x 8 m e di altezza 3 m nella quali si voglia realizzare un illuminamento diretto con lampade sospese ad un altezza di 2 m sopra il piano di lavoro. Dalla tabella CIE, l illuminamento medio consigliato è di 300 lux e quindi il flusso luminoso necessario risulta pari a: E m * S = 300 lux * 48 mq = lm l indice del locale essendo l illuminazione diretta risulta pari a: K = (a*b)/ h * (a+b) = (6*8)/ 2 * (6+8) = 1,70 Dalla tabella sopra risulta che K=1,71 ricade nella classe E. Ponendo che le lampade utilizzate siano fluorescenti e che il soffitto abbia un coefficiente di riflessione pari al 75% e le pareti del 50% si ottiene un coefficiente di utilizzazione pari a C U =0,51. Se il tipo di manutenzione è buono C M =0,70 allora il flusso luminoso effettivo da fornire all ambiente è: F E =(E m *S)/C U *C M = 14400/ 0,51 *0,70 = lm

14 Si può ora determinare il numero di lampade che devono essere installate. Le sorgenti che si vogliono installare sono lampade fluorescenti lineari 1500 x 26 tipo de luxe ed ognuna di tali lampade emette un flusso luminoso pari a F L = 3750 lumen. Il numero N delle lampade da installare sarà allora: N = F E /F L = 40336/3750 = 10,75 Si necessita allora di 11 lampade ma visto che ogni apparecchio contiene 2 lampade, il numero di apparecchi da installare nell aula sarà 6. La loro disposizione si potrà per esempio prevedere su tre file equispaziate ognuna delle quali è composta da due apparecchi. E interessante infine notare che, se l efficienza luminosa delle lampade è, come si ricava dalle tabelle fornite dai produttori, 65 lm/w, la potenza che si dovrà fornire all impianto di illuminazione sarà P = (3750 x 12) / 65 = 692 W.