Fondamenti di illuminotecnica - Università degli Studi di Firenze

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Fondamenti di illuminotecnica
Corso di Fisica Tecnica Ambientale
Scienze dell’Architettura
Prof.Gianfranco Cellai
Grandezze del moto oscillatorio
E
T
λ
(μm)
Periodo T (s) tempo occorrente per compiere una oscillazione
frequenza (n° di periodi contenuti in un secondo)
f = 1/T (Hz o s-1)
lunghezza d’onda λ = c · T = c /f
velocità della luce
c = 3 · 108
(m) spazio percorso nel periodo T
(m/s) ovvero 300.000 km/s
unità di misura derivate 1 μm (micron) = 10-6 m 1 nm (nanometro) = 10-9
Il campo del visibile
La luce è energia che si propaga nel vuoto sotto forma di onde
elettromagnetiche alla velocità di circa 300.000 km/s, ed è caratterizzata da
lunghezza d’onda comprese tra circa 0,38
μm
e 0,78 μm (380-780 nm),
corrispondente al campo di visibilità dell’occhio umano.
0,38 μm
0,78 μm
Sensibilità dell’occhio
L’occhio umano presenta una diversa
sensibilità in funzione della lunghezza d’onda
della radiazione, analoga alla sensibilità
dell’orecchio. L’occhio percepisce meglio la
gamma dei colori intermedi del campo di
visibilità ovvero il giallo-verde ottenuto per
555 nm.
La misura della sensibilità dell’occhio è fatta dal fattore di
visibilità relativa V(λ) = K(λ)/ Kmax
Kmax = 680 lumen/watt e corrispondente alla massima efficienza
luminosa
Curve di sensibilità relativa
Il fattore di visibilità relativa
per visione fotopica (diurna) (V)
per visione scotopica (notturna) (V’)
giorno
notte
Si ha V(λ) = 1 per 555 nm
con visione fotopica (verde giallo)
per 507 nm con visione scotopica
(azzurro-verde)
Relazione tra emissione termica e luminosa
Se esaminiamo l’emissione
termica dei corpi neri in
funzione della loro
temperatura e lunghezza
d’onda vediamo che l’area
sottesa dal campo del visibile
diminuisce al ridursi della
temperatura fino a
scomparire: c’è quindi una
relazione diretta tra flusso
luminoso e flusso energetico.
Classificazione della luce delle lampade:
la radiazione termica
TEMPERATURA DI
COLORE FREDDO
T > 4000 K
• Luce diurna
6500 K
• Luce bianca
4000 K
• Luce bianca-calda 3000 K
TEMPERATURA DI
COLORE CALDO
T < 4000 K
La classificazione della luce emessa dalle lampade è basata sulla determinazione della
temperatura colore mediante l’analogia con lo spettro cromatico emesso da un corpo
nero portato ad una certa temperatura assoluta misurabile in kelvin (K).
Temperatura colore per alcune
tipiche sorgenti
Temperatura colore di alcune sorgenti
1800° K
Sole all’alba
1900°K
Fiamma di una candela
2000-2800° K
Sole al tramonto
2800° K
Incandescenti tradizionali
3000-3200° K
Alogene
4500-5500° K
Cielo sereno/fluorescenti
6000-8000° K
Cielo coperto, nuvoloso/fluorescenti a luce diurna
25000° K
Cielo blu terso del nord
Le grandezze fotometriche
Grandezza
Simbolo
Unità di misura
Abbreviazione
Flusso luminoso
Φ
lumen
lm
Illuminamento
E
lux
Lux
Intensità luminosa
I
candela
cd
Luminanza
L
nit
cd/m2
Le relazioni che individuano le grandezze suddette sono relative a
sorgenti luminose puntiformi ovvero di dimensioni piccole
rispetto alla distanza: ad esempio il Sole rispetto alla Terra, una
lampada in una stanza, ecc.
Flusso luminoso
780
Φl =
∫ dφλ / dλ ⋅ Κ(λ) dλ (lm)
380
Φl = Κ(λ) Φenλ per fascio monocromatico
Ad es. il flusso luminoso di una lampada
ad incandescenza da 100 W è di 1250 lm
Lampade a basso consumo
lampada
il valore del flusso è
sempre noto al progettista
perché fornito dal
produttore di sorgenti
mediante tabelle o schede
tecniche
Intensità luminosa
I = dΦ/dΩ
L'intensità luminosa (cd)
esprime la quantità di luce che è
emessa da una sorgente in una
determinata direzione
[cd]
dΩ = dS/r²
Ωtot = 12,56 steradianti
Efficienza luminosa
L'efficienza di una sorgente luminosa
è un parametro che valuta quanta
energia elettrica sia effettivamente
convertita in luce.
Eff = Φl / W [Im / Watt]
fotometria
Ad ogni direzione γ viene quindi
associato un vettore radiale che
avrà lunghezza proporzionale
all'intensità, seguendo la scala
graduata concentrica.
Piano C180°
Piano C0°
Intensità emesse
dal sistema ottico
fotometria
La curva fotometrica si rappresenta
così unendo le estremità delle direttrici
delle intensità per ogni direzione γ.
Questa curva rappresenta la
fotometria del sistema ottico
analizzato sui piani C di riferimento
Piano C180°
Piano C0°
curva fotometrica
solido fotometrico
La rappresentazione delle emissioni
luminose di una sorgente è affidata al
caratteristico solido fotometrico, il
quale rappresenta vettorialmente
l'insieme delle intensità luminose così
come esse si distribuiscono nello
spazio.
Illuminamento
L'illuminamento è una grandezza
fotometrica che esprime la quantità
di luce che investe una determinata
superficie o un determinato punto.
L’illuminamento è misurabile con
uno strumento denominato
luxmetro.
Nel caso in cui si consideri una
superficie, è corretto parlare di
Illuminamento medio
E = dΦ/dS [lux]
Luminanza
diretta
dI
L=
dSα
(nit =1cd/m²)
La luminanza può essere intesa come la quantità di luce che
effettivamente colpisce i nostri occhi: la luminanza genera il
processo fisiologico della visione ed è quindi la luce che
effettivamente noi percepiamo. La luminanza diretta è legata
alle sorgenti primarie.
Luminanza riflessa
Molto frequente è anche il
caso in cui si debba
considerare la luminanza
non di una sorgente
luminosa ma di una
superficie riflettente
(sorgente secondaria)
Le caratteristiche di
riflessione dei materiali
sono determinanti
nell’influenzare la luminanza
La luminanza indiretta è legata alle sorgenti definite secondarie, ovvero
agli oggetti che riflettono la luce.
Contrasto di luminanza
Indica il rapporto di luminanza tra l’oggetto da visualizzare e il suo sfondo.
Se L2 è la luminanza dell’oggetto e L1 quella dello sfondo il contrasto di
luminanza C è :
C (contrasto) = 100 (L2-L1) / L1 (%)
Sui contrasti di luminanza si
giocano molti degli effetti
dell’illuminazione degli oggetti.
Negli ambienti di lavoro i valori
devono essere contenuti per non
creare affaticamento.
L1
L2
In generale:
Se L1 > L2 allora 0 < C < 1 (esempio stampa nera su sfondo bianco)
Se L1 < L2 allora 0 < C < ∞ ( esempio stampa bianca su sfondo nero)
Valori per il contrasto di luminanza
X: ambienti dove è possibile controllare le riflessioni ovunque secondo UNI 10380;
Y: ambienti dove è possibile controllare le riflessioni solo nelle zone prossime all’area di lavoro;
Z: ambienti dove non è possibile controllare le riflessioni.
La colorimetria
La percezione del colore degli oggetti, così come l’emozione
che essi suscitano, è un fatto soggettivo e pertanto differente
da individuo a individuo .
Tuttavia, per esigenze commerciali e industriali oltre che
artistiche, nel XX secolo nasce la necessità di classificare i
colori in maniera oggettiva, ovvero di individuare il colore
mediante un numero.
Nel 1931, la CIE (Commission Internationale de l’Éclairage Commissione Internazionale di Illuminazione) pubblica una
serie di tabelle con descrizioni di curve caratteristiche delle
emissioni luminose di definite sorgenti e delle risposte
cromatiche di un osservatore medio, che sono ancora oggi il
sistema di classificazione più usato.
Parametri dei colori
La sensazione di colore che il cervello umano percepisce è il
risultato della combinazione di tre componenti:
- tono o tinta;
tinta legato alla lunghezza d’onda dominante
individua il colore dell’oggetto (rosso, giallo, ecc.)
- saturazione o purezza;
purezza è la vivacità del colore che appare
più o meno definito distinguendosi dalla visione del grigio;
- luminosità o luminanza;
luminanza esprime l’intensità luminosa nella
direzione della visione.
Con queste tre componenti siamo in grado di definire
e di descrivere qualsiasi colore.
Radiazione eterocromatica
Si dimostra che date tre radiazioni di
lunghezza d’onda opportuna
(radiazioni primarie RGB - Red Green
Bleu) una radiazione qualunque è
ottenibile con la somma algebrica delle
tre radiazioni suddette
opportunamente dosate (1a legge di
Grassman): tale legge è alla base del
sistema di classificazione dei colori CIE
Sintesi additiva e colori fondamentali
I colori fondamentali sono tre :
rosso (R, 700 nm) LR (1 nit)
verde (G, 546 nm), LG (4,59 nit)
LB ( 0,06 nit)
bleu (B, 436 nm)
I colori secondari sono:
giallo (rosso+verde),
magenta (blu+rosso)
ciano (blu+verde).
Quando un colore primario è sommato ad
un colore secondario ottenendo luce
bianca questo è detto complementare:
verde (colore primario) + magenta
(blu+rosso) = bianco.
Tonalità e saturazione
tonalità
saturazione
NB da Word
Colore di riempimento/
Altri colori/personalizzati
Con la tonalità si definisce il
colore stesso . Il colore è tanto
più puro quanto più ha la
larghezza di “T” (tonalità)
stretta e le altre lunghezze
d’onda inesistenti. In pratica
solo luce colorata generata da
un laser si può definire come
colore puro.
Le variazioni di saturazione
fanno apparire un colore più o
meno chiaro.
Luminosità
Più bassa è “L” (luminosità), più scura sarà la luce del colore: a
parità di tonalità e saturazione, la tavolozza a sinistra presenta una
più alta luminosità rispetto a quella di destra (150 contro 100).
Coordinate tricromatriche e triangolo colori
X = 37 Y = 163 Z = 94
X + Y + Z = 294
x = X/(X + Y +Z) = 37/294 = 0,12
y = Y/(X + Y +Z) = 163/294 = 0,55
z = 1 – (0,12+0,55) = 0,33
tonalità
Soglia di percezione
delle differenze
negli stimoli e
curva di visibilità
saturazione
Per il caso in esame il contributo alla
sensazione luminosa dei colori
primari è per il verde (55%), seguito
dal bleu (33%) e dal rosso(12%)
Miscela di colori
Date due fonti di luce colorata A e B, tutte le tonalità D, che per sintesi
additiva possiamo creare, le troviamo sulla retta che unisce i due punti A e B
regolando l’intensità di una o di tutte e due le fonti. Possiamo ottenere per
sintesi additiva qualsiasi colore D che si trova racchiuso nell’ area del
triangolo ABC, regolando la luminosità di una, due o di tutte e tre le fonti.
Indice di resa cromatica (Ra)
La buona resa dei colori da parte di una sorgente di luce
artificiale è condizionata dal fatto che essa emetta tutti i
colori dello spettro.
La CIE ha definito pertanto l’indice di resa cromatica dei colori:
è un valore numerico che raffronta la resa cromatica di una
lampada con quella della luce diurna presa come campione e
con indice 100 (massimo).
Relazione tra indice di resa dei
colori e classi di resa dei colori
secondo UNI 10380.
Esempio di resa cromatica per una rosa
Come appare alla luce
del giorno (Ra 100)
Come appare al di sotto di
una lampada al sodio a
bassa pressione (Ra < 20)
La riflessione
Diffusore lambertiano
Iα = In cos α
Riflessione irregolare
In
α
Riflessione diffusa
Riflessione speculare
Iα
Percezione dei colori
• riflessione,
giallo verde bleu
• assorbimento,
• trasmissione.
Radiazione assorbita
aλ
Corpo grigio
0.8
In merito si ricorda
che il colore degli
oggetti è costituito
dallo spettro della
luce riflessa
r
gioasso
ver llo
ble de
u
Radiazione
riflessa
rosso
Le caratteristiche
che vengono prese
in considerazione
sono:
Corpo rosso
0.4
0.8
λ (μm)
Trasmissione luminosa e Vetri selettivi
Le sorgenti luminose
Possono essere artificiali (lampade) o naturali (luce del sole).
lampada
La lampada
• Costituisce il “cuore”
dell’apparecchio ed è l’effettiva
“SORGENTE LUMINOSA”
• E’ la lampada il primo elemento
che determina la QUANTITA’ e la
QUALITA’ della luce
• Il tipo di lampada scelta influisce
direttamente sulla PRESTAZIONE
LUMINOSA
Lampade fluorescenti compatte
• VANTAGGI
– COSTI CONTENUTI
– BASSI CONSUMI
– DURATA ELEVATA
– GAMMA CROMATICA
• SVANTAGGI
– DIMENSIONI SEMPRE
IMPORTANTI
– RESA CROMATICA
Spettro luminoso
Spettri delle sorgenti luminose fluorescenti
TC-D Lampade fluorescenti compatte
TC-D 26W Col 21 (4000 K)
TC-D 26W Col 31 (3000 K)
TC-D 26W Col 41 (2700 K)
Alogena (2700 K)
Lampade a incandescenza
• VANTAGGI
- BASSO COSTO
– MANUTENZIONE
– DIMENSIONI
• SVANTAGGI
–
–
–
–
CONSUMO
DURATA
CALORE
GAMMA CROMATICA
Spettro luminoso
La qualità del progetto illuminotecnico
Un impianto di illuminazione deve assicurare:
• un illuminamento adeguato al compito visivo;
• una buona uniformità di luce ovvero un giusto rapporto
di luminanza tra zona di lavoro, le zone circostanti e lo
sfondo;
• l’eliminazione dell’abbagliamento diretto o riflesso,
ottenuto con sorgenti luminose a bassa luminanza e
lampade opportunamente schermate;
• una resa di colori e una tonalità di luce (temperatura di
colore) adatta al compito visivo.
Rapporto tra illuminamento e
temperatura di colore
Valori raccomandati di illuminamento
(UNI 10380)
Rapporti di luminanza nel campo visivo
Al fine di garantire il comfort, il compito visivo deve avere una
luminanza pari o superiore a quella dello sfondo. Quest’ultimo
dovrebbe avere una luminanza pari a 100 cd/m², considerato valore
ottimale quando il livello di illuminazione dell’ambiente sia
compreso tra 500 e 1000 lux. Per far questo è necessario che le
pareti abbiano un fattore di riflessione pari a 0,5-0,8 per un
illuminamento orizzontale medio di 500 lux e di 0,4-0,6 per un
illuminamento di 1000 lux.
Abbagliamento
La conseguenza dell'abbagliamento sulla visione può
essere :
"debilitante" come nel caso del "disability glare",
ovvero quel tipo di abbagliamento che provoca una
istintiva reazione di rifiuto della visione ;
"non confortevole", come nel caso del "discomfort
glare", cioè quell'abbagliamento che produce una
sensazione di fastidio psicologico prolungata nel
tempo.
Forme di abbagliamento
Zone di abbagliamento
Abbagliamento per
saturazione
Nella pratica, l’abbagliamento diretto può
essere provocato da una forte luminanza, sia
di origine naturale che di origine artificiale
Nella progettazione illuminotecnica, esso
deve essere valutato per gli angoli critici
compresi fra i 45° e gli 85° in funzione della
classe di qualità dell’ambiente e del livello di
illuminamento previsto
Riflessioni
abbaglianti
I valori per l’abbagliamento di trovano nella UNI 10380)
Effetti psicologici
Effetti psicologici
Effetti psicologici
Stanza di degenza: luce diurna
Stanza di degenza: luce notturna
Colori e orientamento
Colori e orientamento
L’architetto ed il lighting
designer
Dante Ferretti – Museo Egizio a Torino
La fotografia e la scenografia
Vittorio Storaro
Apocalipse Now di F.F. Coppola
Blade Runner di Ridley Scott
La fotografia e la scenografia
Vittorio Storaro
Apocalipse Now di F.F. Coppola
Illuminazione naturale
L’illuminazione naturale è importante per diversi aspetti che possono
sintetizzarsi nel benessere fisiologico e psicologico degli individui e nel
risparmio energetico, riducendosi la necessità nell’uso
dell’illuminazione artificiale.
Il parametro che definisce la qualità dell’illuminazione naturale è il
Fattore medio di luce diurna (FLDm): il ruolo centrale è
assegnato alla superficie delle finestre, alla natura del vetro ed alla
presenza o meno di ostacoli frontistanti.
Per la tipologia del vetro i cataloghi dei produttori riportano il
parametro relativo alla trasmissione luminosa t (ovvero nel campo del
visibile) in funzione del tipo di vetro; ad esempio i doppi vetri chiari
normali hanno valori t > 0,8, mentre un vetro trattato può ridurre il
valore t = 0,6 o meno.
Il quadro normativo relativo all’illuminazione naturale
degli ambienti
•
Circ. Min. LL. PP. 3151 del 22 maggio 1967 (Criteri di valutazione delle
grandezze atte a rappresentare le proprietà termiche, igrometriche, di ventilazione e
di illuminazione nelle costruzioni edilizie)
•
Circ. Min. LL. PP. 13011 del 22 novembre 1974 (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 giugno 1896
relativamente all'altezza minima ed ai requisiti igienico sanitari principali dei locali di
abitazione) aggiornato con D.M. 9 giugno 1999
•
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 10840 (Luce e illuminazione - locali scolastici: criteri generali per
l’illuminazione artificiale e naturale)
Molti regolamenti edilizi, talvolta d’igiene e su indicazione delle ASL, recano disposizioni
particolari in merito all’illuminazione naturale. E’ necessario pertanto prendere visione di
tali documenti prima di avviare la progettazione.
Aspetti legati all’illuminazione naturale
I problemi
•
•
•
•
•
•
Surriscaldamento estivo e insolazione diretta
Abbagliamento
Continua variazione di intensità
Impossibilità di controllare le ombre
Inadeguata penetrazione in profondità della luce
Ombre portate da ostruzioni esterne
I vantaggi
•
•
•
•
•
Benefici psicologici ed emotivi per le persone
Variabilità in funzione del moto del sole
Preferenza per la luce naturale da parte degli occupanti
Riduzione dei consumi energetici
Guadagni solari passivi durante l'inverno
Posizione e dimensione delle aperture
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
Nel caso di un’apertura posta su un solo lato
l’illuminazione naturale diminuisce
progressivamente allontanandosi dalla finestra
I valori dell’illuminazione naturale sono simili al
caso precedente, ma la distribuzione della luce
è più omogenea e con minori differenze tra i
diversi punti dell’ambiente; il contrasto
localizzato è minore.
L’illuminazione bilaterale è migliore in quanto favorisce
• maggiore omogeneità nella distribuzione della luce
• assenza di fenomeni di abbagliamento dovuti al contrasto
Posizione e dimensione delle aperture
A parità di superficie illuminante il bow-window permette:
Penetrazione maggiore di luce in profondità
Distribuzione luminosa che interessa una
maggiore porzione di locale
Riduzione delle zone d’ombra
Suddivisione della medesima area illuminante
La quantità di luce in ingresso è la medesima
Varia la distribuzione luminosa
Diminuiscono le zone d’ombra laterali via via
che aumenta il numero delle aperture
Forma delle aperture
Apertura orizzontale
Maggiore efficacia nelle
immediate vicinanze
dell’apertura
Apertura verticale
Maggiore penetrazione in
profondità della luce
Distribuzione più
omogenea della luce
Il fattore di luce diurna
Rapporto fra il livello di illuminamento in un punto posto su un piano orizzontale
all’interno del locale (Eint) 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 (E0) con misure fatte nello stesso momento
Eint
FLD =
⋅ 100 (%)
E0
E0
Eint
Valori limite del fattore di luce diurna
secondo la legislazione vigente
Ambienti residenziali (D.M. 5/7/75)
•
Locali di abitazione: 2% (inoltre la superficie finestrata apribile non deve essere
inferiore a 1/8 della superficie del pavimento)
Ambienti ospedalieri (Circ. 13011 22/11/74)
•
Ambienti di degenza, diagnostica, laboratori: 3%
•
Palestre, refettori: 2%
•
Uffici, spazi per la distribuzione, scale: 1%
Ambienti scolastici (D.M. 18/12/75)
•
Ambienti ad uso didattico (aule per lezione, studio, lettura, disegno ecc.): 3%
•
Palestre, refettori: 2%
•
Uffici, spazi per la distribuzione, scale, servizi igienici: 1%
UNI 10840
Valori raccomandati
nell’edilizia scolastica
Tipo di ambiente, di compito visivo o di attività
Asili nido e asili d’infanzia
Aule giochi
Nido
Aule lavori artigianali
Edifici scolastici
Aule in scuole medie superiori
Aule in scuole serali e per adulti –Sale di lettura
Lavagna –Tavolo per dimostrazioni –Aule educ. art.
Aule educazione artistica in scuole d’arte
Aule per disegno tecnico
Aule di educazione tecnica e laboratori
Aule lavori artigianali
Laboratori di insegnamento
Aule di musica
Laboratori di informatica
Laboratori linguistici
Aule di preparazione e officine
Ingressi
Aree di circolazione e corridoi
Scale
Aule comuni e Aula Magna
Sale professori
Biblioteca: scaffali -Biblioteca: area di lettura
Magazzini materiale didattico
Palazzetti, palestre e piscine
Mensa
Cucina
Bagni
FLDm (%)
≥5
≥5
≥3
≥3
≥3
≥3
≥3
≥3
≥3
≥3
≥3
≥3
≥ 3 Vedere racc. VDU
≥3
≥3
≥1
≥1
≥1
≥2
≥2
≥3
≥1
≥2
≥2
≥1
≥1
Metodo di calcolo del fattore medio di luce diurna
Il metodo è applicabile al caso di finestre verticali (a parete) e spazi di forma regolare
con profondità, misurata perpendicolarmente al piano della parete finestrata, minore o
uguale a 2,5 volte l’altezza dal pavimento al punto più alto della superficie trasparente
dell’infisso.
Af ⋅ t ⋅ ε ⋅ ψ
FLDm =
A tot (1 − rm )
Af è l’area della superficie della finestra, escluso il telaio;
t è il fattore di trasmissione luminosa del vetro;
ε è il fattore finestra, rappresentativo della posizione di volta celeste vista dal baricentro
della finestra (ε = 1 per finestra orizzontale,lucernario, senza ostruzioni; ε = 0,5 per
finestra verticale senza ostruzione; ε < 0,5 per finestra verticale con ostruzione)
Atot è l’area totale delle superfici che delimitano l’ambiente compreso la finestra;
rm è il fattore medio ponderato di riflessione luminosa delle superfici che delimitano
l’ambiente rm = Σi ri · Ai/Atot; per il vetro il valore r è molto basso e pari a circa 0,07.
ψè il fattore di riduzione del fattore finestra.
Calcolo della superficie vetrata Af
(Quando non sia nota la superficie precisa dell’area vetrata dell’infisso)
Af = 0,75 · Ai
Ai = area totale del foro nella muratura
Calcolo del coefficiente di trasmissione luminosa del vetro t
(Quando non sia noto il livello di pulizia dell’infisso)
t = 0,9 · t’
Le caratteristiche dei materiali
Coefficiente di riflessione luminosa di alcune finiture
Coefficiente di trasmissione luminosa di alcuni vetri
Correzione per condizioni di pulizia del vetro
Ostruzioni esterne
ESEMPIO DI SCHEMI RELATIVI A DUE DIVERSI TIPI DI OSTRUZIONE PER
DETERMINARE L’ANGOLO α
Dalla trigonometria si ha
che la tangente
dell’angolo α è data dal
rapporto:
tan α = H-h/La
da cui inv(tan α) = α°
h = altezza dal baricentro B
della finestra al piano
stradale
H = altezza del fabbricato
contrapposto dal piano
stradale
La = distanza tra il
fabbricato contrapposto
(o comunque
dell’ostacolo) e la
finestra
Ostruzioni di facciata ed esterne
Altezza di 60 cm da cui partire
per l’individuazione del
baricentro B della portafinestra:
es. porta H = 2,2 m, baricentro
B = (2,2 – 0,6)/2 + 0,6 = 1,4 m
NB. nel calcolo si trascura il contributo della parte finestrata
fino a 60 cm dal pavimento
Calcolo del fattore finestra ε
Ostruzioni che occupano la parte bassa del
panorama
1 − senα
ε=
2
senα = sen [inv (tanα = H-h/La)]
α = angolo piano di altitudine che
sottende la parte ostruita di cielo
H-h
H
α
h
La
Ostruzioni che occupano la parte alta del
panorama
senα 2
ε=
2
senα2 = sen [inv (tanα2 = H/L)]
α2 angolo piano che sottende la parte
visibile di cielo
α2 H
L
Ostruzioni che occupano sia la parte alta che
quella bassa del panorama
senα 2 − senα
ε=
2
Calcolo del fattore finestra ε per ostruzioni esterne
Calcolo del fattore finestra ε per ostruzioni di facciata
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
0.0 11.3 21.8 31.0 38.7 45.0 50.2 54.5 58.0 60.9 63.4 65.6 67.4 69.0 70.3 71.6
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3
α2 (gradi)
H/L
α2 H
L
Calcolo del fattore riduttivo ψ
Esercizio
Per un fattore medio di luce diurna pari al 2% dimensionare la superficie di
una finestra di un locale avente le seguenti dimensioni e caratteristiche:
Pianta 4 x 4 m altezza 3 m Af = 96 m²
Apav = 16 m² Apar = 80 m² t = 0,82
H-h
rpav = 0,5 rpareti = 0,7 ostruzioni:
Af =
0,02 A tot
(1 − r m)
H
α
t⋅ε ⋅ψ
10 m
1 − senα
ε=
2
La
senα = sen [inv (tanα = H-h/La)] = sen [inv tan (12/10)]= sen 50,2° = 0,77
ε = 1 – 0,77/2 = 0,115 ψ = 0,95
12 m
h
4m
Esercizio
Af =
0,02
A tot (1 − r m )
t⋅ε ⋅ψ
rm = 16 x 0,5 + 80 x 0,85/ 96 = 0,79
Af = 0,02 ⋅ 96 (1 – 0,79)/(0,82 ⋅ 0,115 ⋅ 0,95) = 4,5 m²
rapporto aeroilluminante Ri = 1/8 di Apav = 16/8 = 2 m²
Pertanto Af > Ri di oltre il 100%
La problematica
Per un fattore medio di luce diurna FLDm = 2%
Fattore di luce diurna per H - h = 10 m
Af = 1/8 * Spav = 1,75m²
La = 26 m
FLDm (%)
2.5
2
FLDm
1.5
H -h
1
H
α
0.5
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
h
32
La
distanza tra fabbricati La (m)
Con ostruzione superiore
Fattore di luce diurna per H - h = 10 m
e ostruzione superiore di 1.2 m
Af = 1/6 * Spav = 2,33m²
La = 44 m
FLDm (%)
2.5
2
α2
1.5
α
FLDm
1
0.5
La
10
14
18
22
26
30
34
38
42
46
50
distanza tra fabbricati La (m)
Grazie per
l’attenzione

Fondamenti di illuminotecnica - Università degli Studi di Firenze

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