Appunti di Architettura Tecnica

3. DAYLIGHTING DESIGN. CALCOLO RAI, CALCOLO FLD E CALCOLO LENI

Illuminazione naturale nel nuovo RE di Milano

REQUISITI DIRETTI illuminazione naturale e diretta

residenziale,

Per gli ambienti con destinazione se la distanza tra il serramento e il punto più distante da questo del

pavimento di ogni singolo locale supera 2,5 volte l'altezza da terra del punto più elevato della superficie finestrata

complessiva delle parti trasparenti non deve essere inferiore a 1/8 dell'area

(ma non oltre 3,5 h), l'area misurate

del pavimento.Se l'apertura è coperta da sporgenze superiori a

finestrata (aggetti, velette, balconi, coperture …)

150 cm, calcolate per un'altezza p=L/2 (ove p=proiezione della sporgenza sulla parete e L=lunghezza della

sporgenza dall'estremo alla parete, calcolata dall’asse del serramento perpendicolarmente alla parete o formante un

angolo di 45 gradi con questa) cosi come dallo schema esplicativo.

La porzione di parete finestrata che si verrà a trovare nella porzione "p" sarà considerata utile per 1/3 agli effetti

illuminanti.

Nel caso di pareti con esposizione compresa nell’arco di +/- 60° SUD, la porzione "p" sarà considerata utile per

1/2 agli effetti illuminanti.

REQUISITI «INDIRETTI» parti trasparenti ed efficienza impianti illuminazione

Nelle nuove costruzioni e nei cambi d’uso verso la destinazione residenziale le parti trasparenti delle pareti perimetrali

esterne devono essere dimensionate e posizionate in modo da permettere l'adeguata illuminazione dei piani di

lontana"

utilizzazione e la "visione anche da persone sedute.

interruttori a tempo sensori di presenza,

Installare e/o azionati da ad esclusione degli apparecchi illuminanti per

 di sicurezza.

l’illuminazione gli impianti

Parzializzare con interruttori locali ove funzionale;

 sorgenti luminose di classe A

Utilizzare (secondo quanto stabilito dal Regolamento UE 874/2012) o migliore.



MILANO: Rapporti illuminanti 1/10; FLDm: 1,8% 8

CALCOLO RAI

RAI = Rapporto fra superficie aerante-illuminante e superficie utile del locale.

RA RI

1. Il rapporto aerante e illuminante sono sempre uguali? NO. Perché?

2. Il rapporto illuminante RI può essere verificato anche quando FLDm non lo è? SI. Perché?

Regolamento EDILIZIO/Igiene COMUNE DI MILANO

RI = Af/Apav

Cosa si intende per Area finestrata? quanto possono incidere i telai?

Luce netta del varco murario (NOTA: )

Come si presentano e riportano i dati relativi RAI negli elaborati grafici relativi alle piante dell’edificio.

In forma tabellare devono essere riportati i seguenti dati:

- Codice identificativo del locale;

- Dimensioni geometriche del locale;

- Superficie totale del locale;

- Dimensioni geometriche del serramento (lordo);

- Superficie totale del serramento;

- Rapporto fra superficie del serramento e superficie del locale;

- Verifica delle prescrizioni di norma

CALCOLO FLDm IL COEFFICIENTE DI RILESSIONE È

DELLE PARETI, SOFFITTO, PAVIMENTO

IL COEFFICIENTE DI TRASMISSONE LUMINOSA

È DEL VETRO!!

9

Come calcolare le ostruzioni

Calcolo daylight autonomy o illuminamento medio annuale

diagramma di Dresler,

E’ possibile, attraverso il stimare il valore del fattore luce diurna minimo che garantisce

un’illuminanza di 100 lux nell’ambiente interno.

Calcolo dell’energia usata per illuminare UNI EN 15193: 2008 Lighting Energy

LENI - Indice di efficienza energetica del sistema di illuminazione (LENI

La norma introduce -

Numeric Indicator) W = W + W [KWh/anno]

L P

con:

W fabbisogno energetico necessario agli apparecchi di illuminazione per garantire le condizioni di illuminazione

L

fissate in sede progettuale (in relazione ai valori medi di illuminamento indicati nella UNI EN 12464-1);

W fabbisogno di energia necessario all'alimentazione dei dispositivi di illuminazione di emergenza e dei vari

P

sistemi di controllo dell'illuminazione eventualmente presenti.

(LENI= W/A kWh/m anno anche se per uffici meglio. kWh/m anno (vol. riscaldato))

2 3

W=energia totale annua usata per illuminare 10

W = W + W [KWh/anno]

L P

con:

Luce vs energia: il sistema di protezione solare per il controllo del flusso energetico e luminoso

La verifica delle compatibilita’

Facciamo un passo indietro [o un passo avanti] 

Cosa abbiamo fatto per il controllo del flusso luminoso di luce

A. identificazione e valutazione della «prestazione luminosa» (disponibilità naturale e «dimensionamento»

superfici trasparenti

delle in funzione di caratteristiche edilizie)

B. Calcolo Indice di prestazione energetica per illuminare (in funzione della disponibilità di luce naturale)

superfici trasparenti apporti solari gratuiti

Attraverso le si controllano anche gli (che incidono su riscaldamento

invernale e condizionamento estivo)

Cosa rimane da valutare?

valutazioni energetiche e luminose

- congruenza tra

- congruenza tra valutazioni energetiche estate e inverno

- congruenza tra architettura ed efficienza 11

4. DAYLIGHTING DESIGN. ARCHITETTURA E INGEGNERIA DELLA LUCE

NATURALE

Introduzione

Perchè? Garantire comfort agli utenti (visivo-luminoso) e ridurre il consumo energetico

Come? Strumenti semplificati per la validazione della prestazione (quali strumenti? quali caratteristiche?)

Cosa? Dimensionamento delle superfici trasparenti, scelta delle proprietà ottiche delle superfici opache e trasparenti

rispetto alla disponibilità di luce naturale, all’uso e alle ostruzioni esterne

Conoscenze acquisite: definizione del benessere e comfort (a partire dalle grandezze fotometriche), indicatori

prestazionali e specifiche di progetto, strategie di controllo e correlazione tra prestazione e parti edilizie (efficacia)

Competenze acquisite: capacità di definire il programma prestazionale per garantire comfort luminoso agli utenti; uso

di tool specialistici per la validazione della prestazione luminosa

LA LUCE NATURALE

ridurre il fabbisogno energetico

Permette di degli edifici

illuminare

- per (ridurre uso energia per incrementare illuminamenti)

condizionare

- per (contrastare carichi interni)

qualità degli spazi confinati

La luce naturale è benessere psico-fisiologico

- è indispensabile per garantire il

l’accettazione dello spazio

- è indispensabile per svolgimento delle attività

- è indispensabile per lo

materia (di progetto)

La luce naturale è sottrazione -

- connota in modo dinamico gli spazi e l’involucro diviene lo strumento per il controllo dell’effetto (per

indoor

).

sottrazione (indoor)

- per riflessione (outdoor)

- per fattore solare g del vetro

COMPONENTE NEL CAMPO DEL VISIBILE Il 12

Trasmittanza luminosa τv

Luce, visione e patologia

Un non corretto clima (ambiente) luminoso è un fattore di rischio?

rischio

Tra i vari fattori di “ ” per la salute degli utenti la luce è la componente meno studiata (in edilizia).

disagio patologie e danno

Un clima luminoso inadeguato è considerato più elemento di che causa di

Quali sono le cause?

abbagliamento

- (diretto o indiretto, forti contrasti);

inadeguato livello di illuminamento

- (troppa luce o poca luce rispetto all’attività o al c.v.p.);

tipo di attività e distanza di osservazione.

-

Quali sono i tipi di disturbo?

visivi-disfunzionali

sintomi

- affaticamento apparato visivo (muscoli deputati alla dilatazione, contrazione del diametro della pupilla);

- abbassamento proprietà occhio; - modifica peggiorativa della vista;

- diminuzione efficienza produttiva - stanchezza nella lettura

- impedimento momentaneo nella visione (abbagliamento debilitante); - visione sfuocata.

oculari-irritativi

sintomi

- cherocongiutiviti (abbagliamento molesto) - cefalea e bruciore occhi;

- fastidio alla luce, lacrimazione.

I parametri per la costruzione del clima luminoso

Quali sono i parametri prestazionali che posso controllare e rispetto a che cosa? [obiettivi di progetto]

comfort visivo e introduzione del concetto di neutralità sensoria, di non alterazione nella percezione dell’oggetto ,

sicurezza e movimento, di variazione di illuminamento nel tempo e nello spazio [oggettività/soggettività]

Il COMFORT VISIVO dipende da:

descrittori quantitativi

- di costruire “oggettivamente” il campo luminoso (dipendono da vincoli

permettono

normativi cogenti e non)

descrittori qualitativi

- soft qualities condizionano e mutano la percezione dello spazio fisicogeometrico

le

descrittori di comfort

- non soddisfacimento di uno di questi parametri può portare ad una situazione di

il

discomfort “apparente” 13

Come può essere definito un adeguato clima (ambiente) luminoso (obiettivo di progetto - prestazionale)?

Le informazioni necessarie per una corretta definizione della quantità di luce (illuminamento) da produrre sul piano

su cui si esercita la visione sono le seguenti:

I DESCRITTORI QUANTITATIVI

1) LIVELLO DI ILLUMINAMENTO/ FLD: densità del flusso luminoso che colpisce una superficie in un

determinato ambiente [UdM = lx]. UNI EN 12464-1:2004.

14

2) VARIAZIONE LIVELLI ILLUMINAMENTO (UNIFORMITA’): controllo dei rapporti degli illuminamenti delle varie

aree o punti dello spazio confinato. UNI 10380.

3) FATTORE D’OMBRA: controllo del rapporto tra flusso luminoso diffuso e diretto.

Quando il rapporto tra flusso luminoso diffuso e diretto è minore a un certo valore assegnato, cioè

quando la luce ha una forte componente diretta, si ha un’illuminazione sgradevole con ombre troppo forti.

diffuso/ diretto 1/4 o 1/5.

Φ Φ ≥

4) CONTRASTO: controllo del rapporto delle luminanze nel c.v.p.

5) INDICE ABBAGLIAMENTO

6) RESA CROMATICA/COLORIMETRICA 15

I DESCRITTORI QUALITATIVI I DESCRITTORI DI COMFORT

Le soglie di intervento e le strategie di controllo

IL PROCESSO DI PROGETTAZIONE 16

Le soglie di intervento e le strategie di controllo

1) Il progetto della luce

La sequenza:

Analisi del contesto climatico-ambientale [input]

 Definizione del Modello d’ uso dell’organismo edilizio [obiettivi di qualità ambientale e di contenimento dei consumi



energetici]

Definizione della prestazione ambientale (obiettivo di progetto specifico)

 finestra (base)

Dimensionamento prestazionale del sistema (finestra + elemento filtrante, schermante, potenziamento della luce)

Caratterizzazione

Le possibili soluzioni tecniche [sensibilita’ del progettista - architettura]



2) La verifica delle compatibilita’

congruenza tra valutazioni energetiche estate e inverno

 congruenza tra valutazioni energetiche e luminose

 congruenza tra architettura ed efficienza



3) Le verifiche di compatibilità prestazionale e tecnologica

congruenza tra valutazioni energetiche estate e inverno (in estate superfici schermate ma senza impedire la



ventilazione trasversale e in inverno superfici libere)

congruenza tra valutazioni energetiche e luminose (progettazione luce finestre grandi e protette per evitare



abbagliamento, progettazione energia finestre piccole per ridurre disperdimenti)

e sicurezza

Privacy

Acustica

(urti da “corpo duro e molle”, shock termico delle specchiature quando grandi con differenti sollecitazioni-

Guasti

irraggiamento) INDICATORI DA CONTROLLARE

4) La prestazione tecnologica, ovvero gli

Vetrazioni per luce

TL - Trasmissione Luminosa [%] [livello di illuminamento, variazione livello illuminamenti, Glare index, contrasti



e luminanze]

RL - Riflessione Luminosa [%]



Vetrazione per energia e resistenza

G - Trasmittanza solare o Fattore solare [G value]

 TE - Trasmissione energetica [%]

 U VALUE – termotrasmittanza [W/mqK]



Sistema di controllo solare

TE - Trasmissione energetica [%] (se discontinuo, permeabile aria e luce)

 RL – Riflessione luminosa [%]

 TL – trasmissione luminosa [%]



La geometria degli elementi viene governata attraverso VSA - Visible Sky Angle orizzontale e verticale (aggetti fissi).

L’alterazione percettiva viene gestita attraverso i seguenti parametri

Ra - Resa Colore [percezione colore]

 NI - Nitidezza immagini (alterazione forma)

 17

5) Esempi di sistemi

Le vetrazioni per filtrare: chiusure trasparenti e il controllo dei flussi luminosi: le vetrazioni per filtrare [controllo TL

• [%] attraverso colore e trattamenti superficiali]

Vantaggi

Buon controllo della radiazione solare



Svantaggi

Sistemi statici [limitazione dell’illuminazione]

 verso lo spazio confinato dell’energia assorbita

Reirraggiamento

apporti solari nel periodo sottoriscaldato

Limitazione

Le vetrazioni complesse per filtrare: chiusure trasparenti e il controllo dei flussi luminosi: le vetrazioni per filtrate

• complesse

Vantaggi

controllo della radiazione solare

Buon dinamici

Sistemi

Svantaggi dell’illuminazione

Limitazione

costi

Appartengono a questa categoria: Vetri elettrocromici [dinamico attivo]; Vetri fotocromici [dinamico passivo]; Vetri

prismatici [dinamico passivo]

Il componente protezione solare per filtrare

•

Tipo:

Sistema continuo

 Sistema discontinuo



Giacitura (ostruzione) Rispetto al piano della superficie trasparente:

parallelo

Sistema ortogonale

Sistema misto

Sistema

Posizionamento Rispetto alla superficie trasparente:

Interposto [vetrazione, intercapedine]



Esterno

Interno

Tipologia movimentazione

Regolabile in continuo on-off fisso (aggetti orizzontali e verticali)

 Regolabile Sistema

Materiale costituente il sistema

opaco trasparente Traslucido “Naturale”

   

Permeabilità del sistema

Permabilità all’aria

 Impermeabile aria e acqua

 Protezione solare per intercettare la luce: chiusure trasparenti e il controllo dei flussi luminosi: il componente per

•

filtrate [sistema di controllo solare interposto in vetrocamera]

18

Il componente protezione solare per filtrare

•

AGGETTI FISSI

Svantaggi

Manutenzione

 Assenza di variabilità al variare delle condizioni di cielo

 Il componente per proteggere dall’abbagliamento: si tratta di tende interne e/o aggetti orizzontali e verticali ed

• interni alla superficie trasparente

Vantaggi

Facilita’ di manutenzione



Svantaggi dell’illuminazione [se fissi]

Limitazione verso l’interno dell’energia assorbita

Reirraggiamento

Limitazione apporti solari nel periodo sottoriscaldato [se fissi]

 Carico termico nel periodo surriscaldato

 Il componente per potenziare i livelli di illuminamento e per filtrare e trasformare l’energia

•

Vantaggi

Limitata interferenza su livello illuminamento interno

 Nessuna limitazione agli apporti solari gratuiti nel periodo invernale

 Elevato controllo della radiazione solare



Svantaggi

Integrazione architettonica

 Deposito polveri [riduzione coefficiente di manutenzione]

 Integrazione tecnologica [dettaglio costruttivo]



Gli strumenti per il controllo

Per le verifiche si posso adottare i seguenti strumenti:

1) Metodi di calcolo semplificati o metodi grafici/verifiche geometriche(nomogrammi, norme UNI, codici di pratica):

BRE protractors

 Diagrammi di Waldram



Metodi tabellari:

metodo BRE



2) Simulazioni mediante software mirati:

dialux

 ecotect

 radiance, radiance download

 daylight 1-2-3



3) Modelli in scala reale 19

5. ORGANISMO EDILIZIO E FABBISOGNO ENERGETICO. LA PRESTAZIONE

ENERGETICA DEGLI EDIFICI E LE PRESTAZIONI DEI

COMPONENTI/SISTEMI

INTRODUZIONE

Climate Change (riduzione emission CO2).

Perchè? Ridurre il fabbisogno energetico dell’edificio *parte edilizia (e

igrotermico

garantire un adeguato livello di comfort agli utenti ( ).

Strategia (tecnologia). Strumenti

Come? semplificati per la verifica della prestazione energetica dell’edificio e delle

sue parti (quali strumenti? Quali caratteristiche?)

Edificio.

Cosa? Dimensionamento delle superfici trasparenti, scelta delle trasmittanza delle superfici opache e

trasparenti rispetto all’orientamento, alla collocazione geografica e alle “ostruzioni”, …

Conoscenze acquisite: definizione degli indicatori prestazionali e specifiche di progetto, strategie di controllo e

correlazione tra prestazione e parti edilizie (efficacia)

Competenze acquisite: capacità di definire il programma prestazionale per garantire la riduzione dei consumi energetici;

uso di tool specialistici per la validazione della prestazione energetica

PERCHÉ SERVE UN EDIFICIO ENERGETICAMENTE EFFICIENTE E ANCORA DI PIÙ CLIMATE SENSITIVE?

IMPATTO 1. UTENTE Riduzione costi per la gestione «energetica» dell’edificio (fase operativa) al fine di mantenere

le condizioni di comfort igrotermico in ambiente (Top °C+vent+UR )

IMPATTO 2. AMBIENTE (CLIMATE CHANGE)

- Riduzione della produzione di energia e gestione dei picchi (meno energia+energia sostenibile+energia sicura+smart

grid+shered energymarket

- Riduzione impatto ambientale edificio (CO2)

- Riduzione inquinamento

- Climate Change mitigation in Urban Areas (UHI effect and T°C control)

OBIETTIVI EU RELATIVI ALL’IMPATTO

Target 2020 (EU energy strategy):

20% reduction CO2 emissions (base year 1990);

20 % renewable energy production (17% for ITA);

20 % increase in energy efficiency (Near Zero Energy Building)

Target 2030 (EU energy/climate change strategy):

40% reductio