Architettura Tecnica - Appunti per orale

I.DAYLIGHTING DESIGN – Architettura e Ingegneria della Luce

Luce naturale

Permette di ridurre il fabbisogno energetico degli edifici:

Il fattore solare g del vetro

- Illuminare, ridurre uso energetico incrementando illuminamenti;

- Condizionare, contrastare carichi

interni.

Indispensabile per: G = radiazione

incidente UV

- Garantire benessere psico-

fisiologico,

- Accettazione dello spazio,

- Svolgimento delle attività. τ ρ

τ + +α = 1

ρ e e

α

Materia di progetto, connota in modo e

dinamico gli spazi e l’involucro: q q

e i

- Indoor, per sottrazione,

- Outdoor, per riflessione. ESTERNO INTERNO

È fondamentale sapere come si distribuisce la radiazione rispetto alle lunghezze d’onda, la lunghezza d’onda

Tiziana Poli

nel campo del visibile è compresa tra i 700 nm – 400 nm.

Un clima luminoso inadeguato può essere un fattore di rischio.

Cause:

Abbagliamento,

Inadeguato livello di illuminamento,

Attività a distanza di osservazione.

Sintomi:

Affaticamento apparato visivo,

Abbassamento proprietà occhio,

Diminuzione efficienza produttiva, …

Il comfort visivo garantisce la neutralità sensoria, ovvero la non alterazione della percezione di

un oggetto.

Come definire un corretto obiettivo di progetto – prestazionale,

Innanzi tutto reperendo le seguenti informazioni:

Destinazione d’uso,

Attività svolte negli spazi,

Caratteristiche del compito visivo,

Requisiti di velocità e precisione della percezione,

Età media degli occupanti.

Parametri per la costruzione del clima luminoso:

Descrittori quantitativi – norme:

1. Livello di Illuminamento luce e benessere: descrittori quantitativi

del flusso luminoso che colpisce una superficie in un determinato ambiente.

Densità

UNI EN 12665:2004 Luce e illuminazione - Termini fondamentali e criteri per i requisiti

illuminotecnici.

2. Uniformità, variazione dei livelli di Illuminamento livello di illuminamento

Data una destinazione d’uso viene definito un numero di livello di illuminamento di

FLD. Rapporto espresso in per cento

riferimento, basandosi su quello si dimensionano le finestre e gli impianti di illuminazione.

tra l’illuminamento medio

(Tenere conto anche delle pulizie, se il vetro di sporca, si riduce anche del 20% la Luminanza.

dell’ambiente, Em, e l’illuminamento

Stessa cosa vale per un corpo illuminante, se la lampada si sporca, il suo rendimento decade.

la prestazione (in generale) deve durare nel tempo). Eo che si ha nelle stesse condizioni di

Livelli di illuminamento: rappresentano quegli intervalli di illuminamento raccomandati per le

tempo e spazio, su una superficie

diverse attività, sono tabulati. orizzontale esterna che riceve luce

Sono fissati dei valori limite dell’Illuminamento: dall’intera volta celeste, senza

Minimo: 20 lux, quantità richiesta al fine di percepire in modo corretto i lineamenti del volto

irraggiamento solare diretto.

umano. FLD = C.C. / Eo +C.R.E. / Eo +C.R.I./ Eo

Massimo: 2000 lux, oltre tale valore il grado di

prestazione visiva aumenta ma risulta altamente

probabile l’insorgenza di fenomeni collaterali, che http://www.federica.unina.it/

Componente

disturbano la visione. cielo “visibile”

(In estate la volta celeste vanta 130.000 lux). Riflessioni

FATTORE DI LUCE DIURNA (FLD) esterne

Rapporto tra l’illuminamento medio dell’ambiente Riflessioni Fonte:

(Em) e l’illuminamento che si ha nelle medesime interne

condizioni di tempo e spazio su però una superficie

orizzontale esterna che riceve luce dall’intera volta

luce e benessere: descrittori quantitativi 25

celeste, senza irraggiamento solare diretto (Eo). Al fine di garantire un’uniformità ambientale

Tiziana Poli

luminosa rispettare: Emin/Emed ≥ 0.8 (area con c.v.)

livello di illuminamento

FLDm= DF(Daylight Factor)=

Coefficiente di

trasparenza del

vetro (τ tau)

Coefficiente

imbotte (psi)

Sup. finestra

ostruzioni A

epsilon) τ

(ε SERRAMENTO Ψ

B

IL S =1+2+3+4+N

TOT

Superfici totali CONFINATO 1

2 3

Coefficiente di CONTESTO

SPAZIO

riflessione (rho) 4

5

LO IL

Fattore d’ombra

3. Controllo del rapporto tra flusso luminoso diffuso e diretto.

NB: Quando il rapporto tra flusso luminoso diretto e diffuso è minore di un certo valore

assegnato si avrà una forte componente diretta della luce, dunque un’illuminazione

Φ diffuso/ Φ diretto ≥ 1/4 o 1/5

sgradevole:

Contrasto, equilibrio delle luminanze

4. Generalmente non si osserva un campo visivo di luminanza uniforme, ma si ha a che fare con

zone di diversa luminanza.

Il contrasto in un'immagine è il rapporto o differenza tra il valore più alto (punto più luminoso)

e il valore più basso (punto più scuro) della luminosità nell'immagine.

Per rendere visibile un oggetto non è sempre necessario aumentarne le dimensioni; in certe

situazioni può essere sufficiente aumentare il contrasto per renderlo visibile;

dunque il contrasto è una risorsa che può essere utilizzata per ottimizzare i livelli di comfort.

Abbagliamento

5. In funzione delle destinazioni d’uso è necessario mantenere dei valori del DGI inferiori a quelli

prescritti dalla norma.

Resa Cromatica

6. Misura quanto il colore degli oggetti possa essere percepito correttamente.

L’indice generale di resa dei colori Ra di un vetro, ad esempio, (misurato in base alla norma

DIN 67507), da una misura della naturalezza dei colori assunti dagli oggetti illuminati da tale

superficie vetrata.

Vetri con Ra>90 vengono definiti ottimi per la resa del colore, con Ra>80 buoni.

Descrittori qualitativi – soft qualities,

Descrittori di comfort – immedesimarsi nell’utente per comprendere le sue esigenze,

1. Veduta

2. Interattività e regolarità

3. Orientamento temporale

4. Privacy.

Processo di progettazione

1. Prestazione visiva per destinazione

2. Disponibilità di luce naturale

La quantità di luce dipende dalla collocazione geografica dell’organismo edilizio.

- Latitudine;

- Condizioni prevalenti di cielo (copertura – nuvolosità media mensile);

- Illuminamenti e luminanza cielo;

- Durata del giorno;

- Ostruzioni provenienti dal contesto (costruito o naturali);

- Coefficiente di riflessione delle superfici esterne circostanti.

3. Possibili strategie

- Filtrare la luce naturale, controllando perciò i livelli di illuminamento ed il fenomeno

dell’abbagliamento;

- Escludere la luce naturale;

- Potenziare la luce naturale, incrementandola in profondità.

4. Possibili soglie di intervento

I. Sull’organismo edilizio

- Morfologia (forma involucro);

- Lay-out distributivo e dimensione unità ambientali (L,H,P)

- RAI. Rapporto superficie finestrata/superficie pavimentata;

- Collocazione finestre e forma;

- Coefficiente di riflessione delle superfici interne.

II. Sul sistema dell’involucro

- Dimensione sup. trasparente (sup. trasparente/sup. pavimentata);

- Posizione rispetto all’involucro opaco;

- Posizione rispetto imbotte;

III. Sulla Componente finestra

- Rapporto sup. trasparente/sup. telaio;

IV. Sulla protezione solare

- TL (%), RL (%),

- Forma.

Verifica della compatibilità prestazionale e tecnologica

Gli Indicatori da controllare per la prestazione tecnologica

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

index, contrasti e luminanze];

RL - Riflessione Luminosa [%].

Possibili soluzioni tecnologiche:

Vetrazioni per filtrare,

Protezione solare per intercettare la luce,

Protezione solare per filtrare,

Componente per proteggere dall’abbagliamento,

Componente per potenziare i livelli di illuminamento.

Metodi di calcolo semplificati o metodi grafici (nomogrammi, norme UNI, codici di pratica)

- BRE protractors

- Diagrammi di Waldram

Metodi tabellari:

- Metodo BRE

- Simulazioni mediante software mirati

Uso di software:

- Dialux,

- Ecotect

- Radiance, radiance download

- Daylight 1-2-3

Modelli in scala reale

I

II.PRESTAZIONE ENERGETICA DELL’EDIFICIO

L BILANCIO ENERGETICO E GLI ELEMENTI EDILIZI CHE ENTRANO IN GIOCO

7

Classificazione edifici:

Q : Energia utile di involucro edilizio,

H

Dato un obiettivo di temperatura, estiva o invernale, tale parametro rappresenta la quantità di

(

DISPERSIONI TERMICHE PER VENTILAZIONE TENUTA

energia necessaria a garantire costante la temperatura di obiettivo, sarà dunque un punto di

’ –

ALL ARIA DELLE CHIUSURE CONTROLLO GIUNTI E

parenza per la scelta ed il dimensionamento dell’impianto. C APACITÀ TERMICA

DISCONTINUITÀ IN CORRISPONDENZA DEI

Ep: Prestazione energetica globale dell’edificio. /

EDIFICIO MASSA

); (+

SERRAMENTI E DELLE PRESE RICAMBI ARIA

)

RECUPERO

- Edificio energivoro 2

( . /

SERRAMENTO SUP TRASPARENTE SUP

QH > 120 KWH/M A

, . / .

PAVIMENTATA SUP TRASPARENTE SUP OPACA

2

EPH> 250 KWH/M A

, -

VERTICALE CARATTERISTICHE OTTICO ENERGETICHE

, , )

VETRAZIONE ORIENTAMENTO OSTRUZIONI

- Edificio a basso fabbisogno energetico

(

PROTEZIONE SOLARE CARATTERISTICHE

2

QH < 70 KWH/M A

, ,

GEOMETRICHE POSIZIONAMENTO MODELLO DI Q

2 s

EPH< 120 KWH/M A Q

FUNZIONAMENTO E CARATTERISTICHE OTTICO V

ηQ

) g

ENERGETICHE

- Edificio passivo Q

A , ,

TTIVITÀ METABOLISMO IMPIANTI i

2

QH < 15 KWH/M A

, PC (

ILLUMINAZIONE DIMENSIONE FINESTRA PER Q

2

EPH< 42 KWH/M A T

DF) Q h

R

ESISTENZA TERMICA PARTI OPACHE E TRASPARENTI

- Edificio a consumo energetico zero

( )

PONTI TERMICI E NODI COSTRUTTIVI

QH = 0 2

EPH< 30 KWH/M A

Tiziana Poli

Certificazione energetica

I. Valutazione del fabbisogno di energia primaria per riscaldare, raffrescare ed illuminare un

edificio. Definito l’edificio (la sua forma, l’orientamento, le caratteristiche costruttive),

! Il modo d’uso (occupazione, utilizzo di apparecchiature), in funzione del clima, si

determina quanta energia termica utile è necessario fornire all’edificio al fine di

mantenere una temperatura interne prestabilita.

Definito il sistema impiantistico (sistema di produzione del calore o freddo, rete di

distribuzione e terminali all’interno degli ambienti e sistema di regolazione),

Si determina l’energia termica finale fornita all’impianto per garantire l’energia

utile dell’edificio.

Oltre a questo si determina anche quanta energia ausiliaria (consumata dai sistemi

ausiliari) viene utilizzata per far funzionare l’impianto.

NB: Gli impianti sono composti da differenti parti, ognuna delle quali prevede delle perdite:

di Produzione, al mantello e al camino

di Distribuzione, nella rete interna ed esterna

di Emissione, erogazione e regolazione

all’Accumulatore, se l’impianto prevede la sua presenza.

E

NERGIA UTILE E ENERGIA PRIMARIA 11

VETTORE ENERGETICO VERSO RICHIESTA

EPH APPORTI

PRIMARIA PERDITE

RINNOVABILI FINALE distribuzione UTILE

regolazione

produzione emissione

accumulo

ENERGIA

ENERGIA TERMICA ENERGIA

RINNOVABILI

PRIMARIA ELETT.

NON PARTE INVOLUCRO

ENERGIA IMPIANTISTICA EDILIZIO [E ]

TH

O STE O AT

GGETTO CORSO GGETTO CORSO

VERSO FORNITURA

E :

DIFICIO ED ENERGIA CONSUMI E RIFERIMENTI NORMATIVI 12

Energia termica/utile (involucro)

Energia primaria (vettore energetico)

Tiziana Poli EP INDICE DI PRESTAZIONE TERMICA UTILE PER

I (

NDICATORI DI PRESTAZIONE NON H,nd

LA CLIMATIZZAZIONE INVERNALE

; AT)

TUTTI SOLO QUELLI UTILI PER DELL’EDIFICIO < EP (ED.RIF.)

VERIFICA EP H,ND H,ND,LIM

INDICE DI PRESTAZIONE TERMICA UTILE PER

EP C,nd

EP - F

GL ABBISOGNO ENERGETICO LA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA DELL’EDIFICIO

GLOBALE DI UN EDIFICIO < EP (ED.RIF.)

VERIFICA EP C,ND C,ND,LIM

RISPETTO EDIFICIO DI : COEFFICIENTE MEDIO GLOBALE DI SCAMBIO

H’ T TERMICO PER TRASMISSIONE PER UNITÀ DI

RIFERIMENTO SUPERFICIE DISPERDENTE (UNI EN ISO 13789)

EP = EPH + EPC + EPW + EPV+

GL < H’

VERIFICA H’ T T,LIM

)

EPL + EPT (

NON RESIDENZIALE A /A : AREA SOLARE EQUIVALENTE

SOL,EST SUP UTILE

ESTIVA /A ≤(A /

VERIFICA: A

SOL,EST SUPUTILE SOL,EST ASUP

UTILE)LIM

U LIMITE PER DIVISORI: ( SOLO PER C,D,E,F )

VERIFICA DELLE PRESTAZIONI ESTIVE

DELL’INVOLUCRO (MASSA SUPERFICIALE,

TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA)

Riferimenti normativi

Tiziana Poli

I. DIRETTIVA 2010/31/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO DEL 19 MAGGIO 2010 SULLA

PRESTAZIONE ENERGETICA NELL’EDILIZIA

Disposizioni: - Entro il 31 Dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere

edifici ad energia quasi zero,

- A partire dal 31 Dicembre 2018 tutti gli edifici di nuova costruzione occupati da

enti pubblici e di proprietà di quest’ultimi siano edifici ad energia quasi zero.

II. DECRETI LEGISLATIVI SULL’EFFICIENZA ENERGETICA: DL 63/2013, LEGGE 90/2013 + DECRETI

ATTUATIVI (PUBBLICATI DM 26 GIUGNO 2015 E IN VIGORE DAL 1/10/2016)

Disposizioni:

- Prescrizioni minime e modalità di verifica per edifici di nuova costruzione e recupero

Nuova costruzione: permesso di costruire presentato dopo 1 Ottobre 2015;

⋅ Demolizione e ricostruzione: qualunque sia il titolo abitativo e la dimensione

⋅ dell’intervento; V V V

Ampliamento e sopraelevazione: nuovo clim > 15% esistente; nuovo clim> 500 mc.

⋅ Ristrutturazione I livello: intervento che interessa più del 50% della superficie disperdente

⋅ esterna + rifacimento dell’impianto termico invernale e/o estivo.

Ristrutturazione II livello: intervento che interessa dal 25% al 50% della superficie

⋅ disperdente esterna + eventuale rifacimento dell’impianto termico invernale e/o estivo.

Ristrutturazione III livello: intervento che interessa più del 50% della superficie

⋅ disperdente.

Tipologie di verifica:

⋅ Nuove costruzioni: rispetto di tutti i requisiti,

Ampliamenti edifici esistenti: H’T< H’T,LIM

A /A ≤ (ASOL,EST /ASUPUTILE)LIM

SOL,EST SUPUTILE

+

Ristrutturazione II livello: Rispetto delle trasmittanze termiche

+ H’T< H’T,LIM

A /A ≤ (ASOL,EST /ASUPUTILE)LIM

SOL,EST SUPUTILE

+

Prescrizioni:

⋅ Verifica dell’assenza di – Rischio di formazione di muffe, con particoalre attenzone ai ponti

termici di nuova costruzione,

- Rischio di formazione di condensa interstiziale;

Al fine di evitare UHI Effect e controllare Temperature superficiali Estive sarà necessario

E :

DIFICIO ED ENERGIA CONSUMI E RIFERIMENTI NORMATIVI 23

che il valore di riflettanza solare sia non inferiore a: - 0,65 per Coperture Piane,

- 0,30 per Coperture a Falde.

H’ : COEFFICIENTE MEDIO GLOBALE DI SCAMBIO TERMICO PER TRASMISSIONE

T

PER UNITÀ DI SUPERFICIE DISPERDENTE

E :

DIFICIO ED ENERGIA CONSUMI E RIFERIMENTI NORMATIVI 25

A : AREA SOLARE EQUIVALENTE ESTIVA

SOL,EST Caratteristiche

vetro+schermo

ostruzione correzione irraggiamento

dim. finestra

E :

DIFICIO ED ENERGIA CONSUMI E RIFERIMENTI NORMATIVI 26

A /A : AREA SOLARE EQUIVALENTE PER SUPERFICIE

SOL,EST SUPUTILE (CALPESTABILE)

UTILE

Tiziana Poli 30

C : “ ”

ERTIFICAZIONE ENERGETICA LA TARGATURA

Modello di relazione tecnica,

⋅ Nuova classificazione energetica.

⋅ Tiziana Poli Tiziana Poli

Disperdimenti

- Trasmissione

- Ventilazione

Attraverso l’involucro, per ventilazione naturale o artificiale, per infiltrazioni;

- Apporti Solari

Dipendono dall’apertura dell’edificio verso l’esterno, superfici trasparenti, dalla loro

ostruzione, dalla loro caratterizzazione ottico energetica e dal clima;

- Apporti Interni

Macchina, occupanti, illuminazione

- Fattore di utilizzazione

Il fabbisogno energetico 14/31

Dipende dalla capacità di rapido accumulo dei guadagni da parte della struttura edilizia,

più questa riesce ad accumulare gli apporti in eccesso, meno l’ambiente si surriscalderà e

IL BILANCIO DELL’INVOLUCRO

gli apporti saranno sfruttati maggiormente.

I F L 51

L OGLIO DI CALCOLO E E FORMULE PER IL BILANCIO 51

Ing. Giorgio Galbusera Gradi ora = GG x 24

Superfici e volumi

Zona termica (Zt)

Costituita da uno o più ambienti caratterizzati da:

⋅ Uniformità spaziale della temperatura,

⋅ Unico e comune valore di temperatura ed umidità,

⋅ Stessa tipologia di occupazione e destinazione d’uso,

⋅ Servito dalle medesima tipologia di sistema impiantistico

⋅

Superficie di involucro opaco

Area lorda dell’elemento termicamente uniforme al netto dei serramenti ma al lordo dei ponti

termici:

Area lorda chiusure verticali

Comprensiva dell’intero spessore del solaio se quest’ultimo confina con l’ambiente esterno, il

terreno o un ambiente non riscaldato.

Fino alla mezzeria dello spessore del solaio se questo confina con un ambiente climatizzato o

un’altra zona termica.

Area lorda chiusure orizzontali

Comprensiva dell’intero spessore della muratura se quest’ultimo confina con l’ambiente

esterno, il terreno o un ambiente non riscaldato.

Fino alla mezzeria dello spessore della muratura se questo confina con un ambiente

climatizzato o un’altra zona termica.

Area lorda