BENESSERE VISIVO ED ILLUMINOTECNICO. arch. Cristina Carletti Dip. TAeD Università di Firenze

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1 BENESSERE VISIVO ED ILLUMINOTECNICO arch. Cristina Carletti Dip. TAeD Università di Firenze

2 BENESSERE TERMOIGROMETRICO Stato di neutralità termica, in cui il soggetto non sente né caldo né freddo. Benessere respiratorio olfattivo (Qualità dell'aria Interna Indoor Air Quality) Stato di soddisfazione di un individuo nei confronti dell'aria che respira, in cui non sono presenti inquinanti in concentrazioni ritenute nocive per la salute dell uomo Benessere visivo/illuminotecnico Stato in cui l individuo può svolgere nel modo migliore i diversi compiti (visual task) che è chiamato ad assolvere Benessere acustico Benessere acustico Condizione psicofisica in corrispondenza della quale un individuo, in presenza di un campo di pressione sonora (rumore), dichiara di trovarsi un una situazione di benessere, tenuto conto anche della particolare attività che sta svolgendo

3 luce naturale dinamica Organismo Umore Attività cognitiva luce artificiale statica Percezione visiva Ambiente circostante Parametri illuminotecnici Illuminamento medio Luminanza Temperatura colore Indice di resa cromatica Comfort visivo Comfort visivo Viste Luce/materia Coerenza luminosa

4 ILLUMINAZIONE NATURALE Il controllo dell illuminamento naturale è uno dei requisiti che concorrono al benessere dell organismo in relazione dinamica col contesto ambientale L illuminazione naturale deve essere utilizzata nella maggiore misura possibile anche al fine ridurre il consumo energetico Alle superfici vetrate è demandata la triplice funzione di: vedere l ambiente esterno realizzare una buona distribuzione delle luminanze consentire la ventilazione naturale

5 BENESSERE VISIVO - riferimenti legislativi - Circ. Min. LL. PP del 22/5/67 (criteri di valutazione delle grandezze atte a rappresentare le proprietà termiche, igrometriche, di ventilazione e di illuminazione nelle costruzioni edilizie) Circ. Min. LL. PP del 22/11/74 (requisiti fisico tecnici per le costruzioni edilizie ospedaliere: proprietà termiche, igrometriche, di ventilazione e di illuminazione) D.M. 5 luglio 1975 (modificazioni alle istruzioni ministeriali 20/6/96 relativamente all'altezza minima ed ai requisiti igienico sanitari principali dei locali di abitazione) D.M. 18 dicembre 1975 (norme tecniche aggiornate relative all edilizia scolastica, ivi compresi gli indici minimi di funzionalità didattica, edilizia e urbanistica da osservarsi nella esecuzione di opere di edilizia scolastica) UNI UNI (luce e illuminazione - locali scolastici: criteri generali per l illuminazione artificiale e naturale)

6 ILLUMINAZIONE NATURALE: vantaggi e problematiche connesse PROBLEMATICHE Variazione di intensità Surriscaldamento estivo e insolazione diretta Abbagliamento Controllo le ombre Consumi energetici Rischi di condensa Infiltrazioni di aria Uniformità di illuminamento Ombre portate da ostruzioni esterne VANTAGGI Benefici psicologici ed emotivi Preferenza per la luce naturale per degli occupanti Apporti energetici gratuiti in inverno Cambiamento della luce nelle ore della giornata

7 ILLUMINAZIONE NATURALE: parametri di controllo del progettista Livello di illuminamento Uniformità di illuminamento Fenomeni di abbagliamento Rapporti di luminaza tra le superfici Direzione di provenienza della luce Visibilità dell'esterno (comfort visivo percettivo) Privacy Colore della luce e delle superfici dell'ambiente

8 ILLUMINAZIONE NATURALE: tipo di relazione visiva Dall esterno verso l interno Dall interno verso l esterno Da interno a interno

9 ILLUMINAZIONE NATURALE: luminanza

10 BENESSERE VISIVO fattore medio di luce diurna (FLD M ) Rapporto fra il livello di illuminamento in un punto posto su un piano orizzontale all interno del locale (E int ) e il livello di illuminamento in un punto posto su di un piano orizzontale sotto l intero emisfero celeste in assenza di ostruzioni e di irraggiamento solare diretto (E 0 ) con misure fatte nello stesso momento E 0 E INT

11 BENESSERE VISIVO indicazioni progettuali Condizioni necessarie ma non sufficienti per il soddisfacimento del requisito: 1) rapporto di illuminazione Ri > 1/8 (Ri = rapporto fra la superficie trasparente dell infisso e la superficie del pavimento, esclusa quella posta ad un altezza compresa tra il pavimento e 80 cm, ed al netto di velette, elementi architettonici verticali del medesimo organismo edilizio che riducano l'effettiva superficie illuminante (es. pilastri, colonne, velette esterne, ecc.);

12 BENESSERE VISIVO indicazioni progettuali Condizione necessaria ma non sufficiente per il soddisfacimento del requisito: 2) superfici vetrate con coefficienti di trasparenza t > 0,7 3) profondità dello spazio (ambiente), misurata perpendicolarmente al piano della parete finestrata, minore od uguale a 2,5 volte l'altezza dal pavimento del punto più alto della superficie trasparente dell infisso D 2,5 H

13 BENESSERE VISIVO indicazioni progettuali Condizione necessaria ma non sufficiente per il soddisfacimento del requisito: 4) per finestre che si affacciano sotto porticati, il rapporto di illuminazione R i va calcolato con riferimento alla superficie del pavimento S dello spazio interessato, aumentata della quota di superficie S del porticato prospiciente l'ambiente stesso Ri = (S + S )/8 Superficie S prospiciente la finestra sotto il porticato

14 BENESSERE VISIVO indicazioni progettuali Condizione necessaria ma non sufficiente per il soddisfacimento del requisito: 5) per finestre con superficie trasparente ostruita da balconi o aggetti di profondità superiore a 1m, la dimensione della superficie illuminante dovrà essere aumentata di 0,05 m 2 ogni 5 cm di ulteriore aggetto oltre 1 m. A f = A f + [(L 100)/5] 0,05 1m L

15 BENESSERE VISIVO Verifica su progetto del FLD M FLD M = (A f t ε) Ψ / A tot (1-r m ) (%) A f è la superficie vetrata della finestra (m 2 ) t è il coefficiente di trasmissione luminosa del vetro ε è il fattore finestra, inteso come rapporto tra illuminamento della finestra e radianza del cielo (vale 1 per superfice orizzontale o lucernario e 0,5 per parete verticale non ostruita) A tot è l'estensione complessiva delle superfici che delimitano l'ambiente interno (compresa la superficie delle finestre) (m 2 ) r m è il coefficiente medio pesato di riflessione luminosa delle superfici interne ψ Coefficiente che tiene conto dell arretramento del piano della finestra rispetto al filo esterno della facciata Per un adeguata uniformità dell illuminazione naturale, i rapporti relativi al fattore di luce diurna puntuale devono essere: FLD min /FLD max > 0, 16

16 1) Calcolo della superficie vetrata A f: Quando non sia nota la superficie precisa dell area vetrata dell infisso si può utilizzare il seguente algoritmo: A f = 0,75 Ai Dove Ai rappresenta l area totale dell infisso 2) Calcolo del coefficiente di trasmissione luminosa del vetro t tipo di SUPERFICIE TRASPARENTE Valori di t Vetro semplice trasparente Vetro retinato Doppio vetro trasparente

17 3) Calcolo del coefficiente di riflessione r

18 3) Calcolo del fattore finestra ε ε = (1- sen α) / 2 α è l'angolo piano di altitudine che sottende la parte ostruita di cielo ε = sen α 2 / 2 Ostruzioni collocate nella parte alta del panorama; α 2 è l'angolo piano che sottende la parte visibile di cielo ε = (sen α 2 - sen α 2 ) / 2 Ostruzioni che occupano sia la parte alta che quella bassa del panorama: si combinano le due espressioni

19 ε = (1- sen α) / 2 H-h α H ε = sen α 2 / 2 L a h ε = (sen α 2 - sen α 2 ) / 2 α 2 H L

20 ε : fattore finestra, rappresentativo della posizione di volta celeste vista dal baricentro della finestra ψ : fattore di riduzione del fattore finestra

21 BENESSERE VISIVO fattore medio di luce diurna (FLD M ) Valori di riferimento nella progettazione: Ambienti residenziali: 2% (inoltre la sup. finestrata apribile non deve essere inferiore a 1/8 della superficie del pavimento) Ambienti ospedalieri: 3% (degenza, diagnostica, laboratori), 2% (palestre, refettori), 1% (uffici, spazi distribuzione) Ambienti scolastici: 3% (ambienti ad uso didattico), 2% (palestre, refettori), 1% (uffici, spazi distribuzione, servizi igienici) La verifica in opera FLD = (E INT / E 0 ) / 100 (%)

22 BENESSERE VISIVO - parametri e indici illuminotecnici - Parametri ed indici di illuminotecnici, funzione della destinazione d uso dell ambiente, capaci di definire entro quali limiti un ambiente possa essere un confortevole ambiente luminoso (UNI 10840): illuminamento di esercizio (E m ) tonalità di colore (W, I, C) gruppo di resa del colore (Ra ) classe di qualità (G) controllo dell abbagliamento e luminanza (L)

23 Il progetto illuminotecnico tonalità luce livello illuminazione direzione luce resa dei colori BUONA ILLUMINAZIONE limitazione abbagliamento distribuzione ombre distribuzione luminanze

24 Alcuni parametri riferiti all illuminazione artificiale Qualità della luce tonalità colore della luce caldo (W): < 3300K colore della luce bianco-neutra (I): 3300K K colore della luce bianco-fredda (C): > 5300K indice di resa cromatica definisce in che misura la luce emessa da una sorgente luminosa consente di apprezzare le sfumature di colore degli oggetti illuminati Temperatura colore > 5000 K K < 3300 K Gruppo resa colore 1A 1B Indice resa colore (Ra) > Ra Ra Ra Ra 40 Tonalità di colore C- Fredda (bianca bluastra) I - Intermedia (bianca) W - Calda (bianca rossastra)

25 Parametri nel progetto illuminotecnico caratteristiche ambiente da illuminare attività che si svolgono nell ambiente tempo in cui la il sistema di illuminazione resterà acceso consumi elettrici lampada Impatto ambientale quantità luce qualità luce

26 Tipologie di sorgenti luminose artificiali SORGENTI A INCANSESCENZA SORGENTI A SCARICA a filamento nel vuoto a ciclo di alogeni fluorescenti ad alogenuri metallici a induzione a vapori di mercurio alta p. a vapori di sodio bassa p. a vapori di sodio alta p.

27 Lampade ad incandescenza Temperatura di funzionamento: K Quantità di luce emessa dal filamento proporzionale alla temperatura di funzionamento Alla questa famiglia appartengono le alogene (maggiore durata e tonalità di luce più bianca) Sorgente di luce a bassa efficienza: Incandescenza ε =13 lm/w Alogena ε =22 lm/w Durata di vita media: circa ore Il rapporto lm/w esprime l efficienza luminosa di una lampada Elevato invecchiamento e riduzione del flusso luminoso

28 Lampade a scarica in gas La radiazione luminosa è provocata dagli urti reciproci di particelle (cariche elettricamente) di un gas o un vapore. Se fra due elettrodi immersi in un gas o un vapore è applicata una opportuna differenza di potenziale (ddp) fra i due elettrodi si genera una scarica cui è associata l emissione di radiazioni visibile Efficienza da 4 a 10 volte maggiore delle lampade a incandescenza Appartengono a questa famiglia le lampade tubolari fluorescenti tradizionali e quelle compatte tubolari: la qualità della luce varia in funzione della sostanza utilizzata ε =90 lm/w durata vita: circa ore compatte: dimensioni simili a quelle ad incandescenza ma efficienza delle fluoresecenti ε =40-60 lm/w durata vita: circa ore

29 Alcune tipologie di lampade a confronto tipo lampada caratteristiche impieghi incandescenza alogeni a scarica fluorescenti vapori mercurio sodio bassa pr K Differenti formati K miniaturizzazione durata maggiore bassa luminanza durata elevata tempo accensione Luce gialla ε elevato residenze residenze terziario residenze terziario residenze, uffici magazzini industria strade industria strade

30 Illuminazione interni: alcune tipologie Luce: Diretta angolo solido piccolo; ombre forti, elevato contrasto Diffusa ombre lievi, effetto plastico minore, monotonia Tipo di illuminazione: Illuminazione diretta: % φ verso il basso Illuminazione semi-diretta: 60-70% φ verso il basso, importanza soffitto e pareti Illuminazione diffusa: ripartizione uniforme φ Illuminazione semi-indiretta: 10-40% φ verso il basso, soffitti e pareti chiari, ottima uniformità E Illuminazione indiretta: % φ verso il soffitto