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Illuminamento interno

Sviluppo software
Pubblicato da in DayLight - FMLD · 26 Maggio 2020
Illuminamento interno

Generalità
Le relazioni ricavate nel capitolo precedente consentono una rapida valutazione della quantità di luce disponibile su una superficie orizzontale o verticale comunque orientata, in funzione della località, del periodo dell’anno, dell’ora del giorno e delle condizioni atmosferiche del cielo. Si tratta ora di passare da questi valori di illuminamento naturale disponibile all’esterno dell’ambiente alla valutazione delle prestazioni di esso all’interno dello spazio progettato. I principali parametri in gioco nella valutazione dell’illuminamento naturale sono per un dato punto di un ambiente:
• la porzione di cielo vista dal punto di calcolo: tale fattore dipende dalla forma delle aperture, dalla collocazione del punto rispetto ad esse, dallo spessore delle pareti, dalla presenza di eventuali ostruzioni, ecc.; in definitiva da tutto ciò che concorre a configurare l’ambiente interno ed esterno circostante il punto di calcolo;
• la trasparenza, il numero e la qualità dei vetri attraverso i quali dal punto si vede la volta celeste, anche in funzione dell’eventuale presenza di pellicole assorbenti o riflettenti, dell’incidenza percentuale dei serramenti sulla superficie trasparente, e del decadimento dovuto al deposito di polvere in caso di rada manutenzione; le dimensioni dell’ambiente da illuminare, intese sia come dimensioni delle superfici singole che formano l’involucro che come superficie complessiva di quest’ultimo;
• i coefficienti di riflessione delle superfici dell’ambiente dai quali dipende la relativa attitudine a diffondere una maggiore o minore percentuale del flusso luminoso ricevuto: a tal riguardo una grande importanza assumono i colori presenti sul pavimento, sulle pareti e sul soffitto.
Il flusso luminoso che giunge su un punto all’interno di un ambiente può considerarsi dovuto alla somma di due grandezze:
• l’illuminamento diretto (componente primaria) proveniente attraverso le finestre e lucernari direttamente dal Sole, dalla volta celeste, dal terreno circostante e dalle superfici esterne diffondenti (ostruzioni esterne) a loro volta illuminate dal Sole e dal cielo;
• l’illuminamento indiretto (componente interriflessa) dovuta al flusso luminoso che raggiunge il punto considerato per effetto dei mutui scambi di radiazioni che avvengono fra le diverse superfici che costituiscono l’interno dell’ambiente.

Calcolo illuminamento diretto
Il metodo generale per calcolare l’illuminamento in un punto, prodotto da una sorgente luminosa estesa, consiste nel suddividere in elementi infinitesimi la sorgente e sommare i singoli contributi del flusso proveniente dalle varie direzioni e incidenti sul punto.
Questo procedimento in genere non può essere risolto con rigore, tuttavia nei casi pratici è lecito ricorrere a delle semplificazioni che trovano riscontro nella realtà e garantiscono una sufficiente precisione in relazione ai problemi trattati.
Una delle ipotesi più importanti è che la sorgente estesa soddisfi alla legge di Lambert e che quindi la luminanza sia costante in tutte le direzioni. Questa ipotesi, per molte sorgenti estese come le finestre e i lucernari è approssimativamente verificata.
In tal caso l’illuminamento in un punto P (Fig. 18) giacente su un elemento di superficie orientata dAo dovuto alla finestra di superficie A1, perfettamente diffondente con emittenza M1, è dato dalla seguente relazione:
EPo = M1*A1 cos(o)*cos(1)/(*r^2)d(A1) (a)
dove:
EPo = illuminamento primario nel punto
M1= emettenza della superficie
A1 = area della superficie
r = distanza tra la superficie elementare d(A0) e la generica superficie elementare d(A1) della
finestra
o = angolo formato dal raggio r e la normale alla superficie d(A1)
1 = angolo formato dal raggio r e la normale alla superficie d(Ao)


Figura 18 - Illuminamento in un punto
(immagine tratta da: P. Scordilli, opera citata)

La relazione (a) viene espressa anche come:
EPo = M1*Co1
dove:
EPo = illuminamento primario nel punto
M1 = emettenza della superficie
Co1 = fattore di vista della finestra rispetto al punto
Il fattore Co1 è funzione sia della posizione reciproca della sorgente (finestra) con il punto in esame, sia della forma e dimensione della sorgente.
Nel caso di finestra a forma rettangolare con punto di calcolo giacente su una superficie parallela o ortogonale ad essa, l’integrale può essere facilmente risolto per via matematica. In tal caso il fattore di vista punto-finestra, Co1, può essere valutato esattamente.
Per quanto riguarda l’emettenza M1 della finestra, essa può essere facilmente ricavata una volta noto l’illuminamento globale esterno sulla superficie verticale dove giace la finestra stessa, e il coefficiente di trasmissione di quest’ultima. La relazione è la seguente:
Egv = Edv+Ekv+Erv
e quindi:
M1 = Egv*Ct
dove:
M1 = emettenza della finestra
Egv = illuminamento globale che riceve la finestra dall’esterno
Edv = illuminamento diretto su un piano verticale
Ekv = illuminamento verticale diffuso
Erv = componente riflessa dal terreno
Ct = coefficiente di trasmissione della finestra (compresi eventuali schermi)
Nel caso di una superficie orizzontale, come per esempio un lucernario, la relazione per il calcolo della sua emettenza è la seguente:
Egh = Edh+Ekh+Erh
e quindi:
M1 = Egh*Ct
dove:
M1= emettenza della finestra
Egh = illuminamento globale che riceve un lucernario dall’esterno
Edh = illuminamento diretto su un piano orizzontale
Ekh = illuminamento orizzontale diffuso
Erh = componente riflessa dalle ostruzioni verticali
Ct = coefficiente di trasmissione della finestra (compresi eventuali schermi)

Calcolo illuminamento indiretto
Il metodo adottato in questo lavoro per il calcolo dell’illuminamento indiretto è sicuramente meno sofisticato e preciso del precedente per il calcolo della componente diretta, tuttavia è da considerarsi sufficientemente attendibile. Anche perché, a differenza di quest’ultima, la componente indiretta è meno suscettibile a sbalzi quantitativi notevoli nell’unità di tempo.
Il metodo impiegato è tra i più classici ed è basato sul flusso luminoso circolante all’interno dell’ambiente.
Esso è definito dalla seguente relazione:
c = Eef*Af*/(1-Rm) (b)
dove:
c = flusso luminoso circolante interno
Eef= somma degli illuminamenti esterni prodotti sulla superficie della finestra
Af = area della finestra
 = fattore di trasparenza del vetro
Rm = fattore di rinvio ponderale medio delle superfici interne
Pertanto l’illuminamento indiretto interno medio è dato dalla seguente relazione:
Ein =  c*Rm/At (c)
e sostituendo la (b) nella (c) si ottiene:
Ein = Eef*Af**Rm/(1-Rm)*At
dove:
Ein = illuminamento indiretto interno medio
 c = flusso luminoso circolante interno
Rm = fattore di rinvio ponderale medio delle superfici interne
At = area totale delle superfici interne

Il fattore di luce diurna
Il metodo di calcolo dell’illuminamento interno basato sul “fattore di luce diurna”, presuppone un cielo di luminanza costante (Cielo coperto o Cielo Standard) e la sua determinazione risulta più o meno approssimata a seconda delle ipotesi scelte nell’impostazione del calcolo stesso. Il fattore medio di luce diurna, pur fornendo valori spesso indicativi, è molto importante perché la normativa fa riferimento ad esso per stabilire il grado di illuminamento naturale di un ambiente.
Il suo valore è dato dalla seguente relazione.
m = (Ei/Ee) * 100%
dove:
m = fattore medio di luce diurna
Ei = illuminamento medio interno
Ee = illuminamento esterno prodotto su un piano orizzontale dalla volta celeste avente luminanza uniforme.
Il flusso luminoso che entra dalla vetrata e dato dalla:
e = q*Ee*Af*
ed il flusso circolante nell’ambiente è dato dalla:
c = q*Ee*Af*/(1-Rm)
e l’illuminamento Ei è dato da:
Ei = c/At = e/(1-Rm)*At
quindi:
Ei = q*Ee*Af*/(1-Rm)*At
ed infine:
m = Ei/Ee = q*Ee*Af*/(1-Rm)*At*Ee
quindi:
m = q*Af*/(1-Rm)*At
dove:
Af = area della vetrata
At = area totale delle superfici interne
e = flusso luminoso entrante (lm)
 c = flusso luminoso circolante (lm)
 = fattore di trasparenza del vetro
Rm = fattore di rinvio medio ponderale delle superfici interne
q = coefficiente di illuminamento della vetrata o fattore finestra:
0.5 <= q <= 1 per finestre e 0 <= q <= 1 per lucernari
La tabella seguente riassume i valori di m dettati dalle norme:
m = 0.01 m = 0.02 m = 0.03
Edilizia residenziale Tutti i locali di abitazione
Edilizia scolastica Uffici, spazi di distribuzione, scale, servizi igienici Palestre e refettori Ambienti ad uso didattico, laboratori
Edilizia ospedaliera Come edilizia scolastica Palestre e refettori Ambienti di degenza, laboratori


Figura 19 -Valori di m dettati dalle norme

Coefficienti di riflessione e trasparenza
Coefficienti di riflessione R e trasparenza  dei materiali più comuni:
Alabastro chiaro 0.67 0.00
Alabastro medio 0.58 0.00
Alabastro scuro 0.49 0.00
Asfalto fresco 0.05 0.00
Asfalto vecchio 0.15 0.00
Carta da disegno bianca 0.75 0.00
Cemento grezzo 0.20 0.00
Cemento pareggiato 0.30 0.00
Cristallo Planilux 10 0.08 0.88
Cristallo Planilux 3 0.08 0.91
Cristallo Planilux 4 0.08 0.90
Cristallo Planilux 6 0.08 0.89
Intonaco comune bianco 0.80 0.00
Intonaco comune di colore chiaro 0.60 0.00
Intonaco comune di colore medio 0.50 0.00
Intonaco comune di colore molto chiaro 0.70 0.00
Intonaco comune di colore scuro 0.30 0.00
Laccato chiaro 0.85 0.00
Laccato medio 0.75 0.00
Legno chiaro 0.35 0.00
Legno di faggio 0.45 0.00
Legno di noce 0.30 0.00
Legno di quercia 0.20 0.00
Legno scuro 0.20 0.00
Maiolica chiara 0.75 0.00
Maiolica media 0.60 0.00
Malta 0.45 0.00
Marmo bianco 0.45 0.00
Marmo impregnato chiaro 0.54 0.00
Marmo impregnato medio 0.41 0.00
Marmo impregnato scuro 0.27 0.00
Marmo lucidato chiaro 0.71 0.00
Marmo lucidato medio 0.50 0.00
Marmo lucidato scuro 0.30 0.00
Mattone chiaro 0.40 0.00
Mattone giallo 0.25 0.00
Mattone rosso 0.10 0.00
Mattone scuro 0.20 0.00
Mattonelle bianche vetrificate 0.80 0.00
Neve fresca 0.74 0.00
Neve vecchia 0.64 0.00
Ottone lucido 0.50 0.00
Pavimentazione stradale in cls 0.20 0.00
Pavimenti di tinta chiara 0.60 0.00
Pavimenti di tinta scura 0.20 0.00
Piastrelle di cotto 0.15 0.00
Pietra arenaria 0.18 0.00
Pittura bianca lucida 0.85 0.00
Plastica chiara 0.55 0.00
Prato 0.06 0.00
Rivestimento azzurro 0.45 0.00
Rivestimento bianco 0.80 0.00
Rivestimento bruno 0.50 0.00
Rivestimento giallo 0.60 0.00
Rivestimento grigio 0.25 0.00
Rivestimento rosso 0.40 0.00
Rivestimento verde 0.15 0.00
Specchio argentato 0.94 0.00
Tempera bianca su intonaco di gesso 0.80 0.00
Tempera bianca su pannelli fonoass. 0.70 0.00
Tempera bianca 0.80 0.00
Tempera color crema chiaro 0.60 0.00
Tendaggio seta bianca 0.33 0.66
Tendaggio seta colorata 0.16 0.35
Vegetazione 0.25 0.00
Velluto nero 0.02 0.00
Vernice ad olio 0.70 0.00
Vernice bianca 0.50 0.00
Vetro Antelio 5 0.34 0.44
Vetro Antelio 8 0.34 0.44
Vetro Biver/Climalit (parsol verde) 4-4 0.08 0.72
Vetro Biver/Climalit (parsol verde) 5-5 0.08 0.70
Vetro Biver/Climalit (parsol verde) 6-6 0.11 0.67
Vetro Biver/Climalit (parsol verde) 8-8 0.10 0.62
Vetro Biver/Climalit (parsol) 4-4 0.15 0.82
Vetro Biver/Climalit (parsol) 5-5 0.15 0.81
Vetro Biver/Climalit (parsol) 6-6 0.15 0.80
Vetro Biver/Climalit (parsol) 8-8 0.14 0.79
Vetro chiaro 0.07 0.90
Vetro colorato ornamentale chiaro 0.02 0.90
Vetro colorato ornamentale medio 0.07 0.57
Vetro opalino arancione 0.66 0.08
Vetro opalino chiaro 0.38 0.56
Vetro opalino rosso 0.67 0.03
Vetro opalino verde 0.63 0.05
Vetro retinato 0.09 0.74
Vetro SIV Float 6-6 0.14 0.80
Vetro smerigliato esterno chiaro 0.13 0.75
Vetro smerigliato interno chiaro 0.09 0.83
Vetro SolarSIV argento (float) 6-6 0.09 0.36
Vetro SolarSIV argento (thermoSIV) 6-6 0.09 0.33
Vetro SolarSIV blu (float) 6-6 0.11 0.36
Vetro SolarSIV blu (thermoSIV) 6-6 0.11 0.33
Vetro SolarSIV oro (float) 6-6 0.29 0.09
Vetro SolarSIV oro (thermoSIV) 6-6 0.29 0.08
Vetro SolarSIV verde (float) 6-6 0.08 0.31
Vetro SolarSIV verde (thermoSIV) 6-6 0.08 0.28


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