[Architecture Ebook - ita] Architettura ed Energia - La progettazione dell’illuminazione naturale

Modulo di Fisica Tecnica Arch. Patricia Ferro

La progettazione dell’illuminazione naturale

Arch. Patricia FerroRoma, 28 aprile 2007


IL COMFORT VISIVO

Il comfort visivo è legato all’attività di ricevere e codificare messaggi.

Il comfort visivo deve quindi essere inteso come la condizione in cui la ricezione dei messaggi visivi è meno disturbata, in modo che il mondo esterno risulti più visibile e facilmente interpretabile.

Il migliore ambiente visivo: Quello in cui è ottimizzata la capacitàdell’osservatore di vedere bene gli oggetti che vi si trovano, potendo distinguere gli oggetti dallo sfondo in primo piano.

Ambiente visivo povero : Quello in cui l’informazione visiva non viene percepita correttamente dal soggetto, perché non vi è contrasto sufficiente per distinguere ciò che è importante che sia visto.

E’ FONDAMENTALE NELLA PROGETTAZIONE DI UN AMBIENTE VISIVO CONSIDERARE CHE COME LE SUPERFICI SONO ILLUMINATE E’ SPESSO MOLTO PIU’ IMPORTANTE DI QUANTA LUCE ESSE RICEVONO.


LA PROGETTAZIONE DELL’ILLUMINAZIONE NATURALE

Una buona illuminazione naturale deve garantire ambienti in cui la ricezione dei messaggi visivi non venga disturbata, cioè spazi

visivamente confortevoli. Inoltre deve far pervenire la luce del giorno anche nelle zone più interne dell’edificio.

Di conseguenza una buona illuminazione naturale deve:1. Assicurare un buon rapporto tra luminanze evitando quindi forti

contrasti tra la luminanza (brillanza luminosa) dell’oggetto contemplato e quella delle superfici immediatamente vicine all’oggetto che si trovino all’interno del campo visivo.

2. Evitare il fenomeno di abbagliamento che si verifica quando nel campo visivo sono presenti delle superfici o dei punti con luminanzamolto superiore a quella a cui l’occhio è abituato provocando situazioni di discomfort e una situazione di forte riduzione della facoltà di vedere gli oggetti.

3. Evitare il passaggio di radiazione ultravioletta poiché provoca danni agli oggetti posti all’interno dello spazio come lo sbiadimento dei colori.

4. Evitare delle ombre indesiderate che possano diminuire il contrasto necessario ad una buona visibilità.

5. Evitare il surriscaldamento estivo e le dispersioni termiche invernali.


LA LUCE NATURALE

LUCE DIRETTA DAL SOLE(sunlight)

+LUCE RIFLESSA DALLA VOLTA

CELESTE(skylight)

=LUCE NATURALE

(daylight)


PARTICOLARITA’ E VANTAGGI DELLA LUCE NATURALE

LA LUCE NATURALE E’ VIVA:Essa varia secondo una periodicità doppia, giornaliera e stagionale. Inoltre le condizioni meteorologiche ne cambiano il colore entro limiti assai ampi. Questa dinamicità fa si che i rapporti di ombra e luce all’interno di un locale siano soggetti a cambiamenti molteplici.LA LUCE NATURALE CI INDICA LA SCANSIONE DEL TEMPO:La luce naturale ci permette di seguire il ritmo delle variazioni del tempo esterno che èin rapporto diretto con i nostri ritmi metabolici a loro volta sincronizzati con i tempi del giorno e della notte.

LA LUCE NATURALE E’ STIMOLANTE:Certe persone costrette a soggiornare in locali privi di luce naturale e di qualsiasi veduta verso l’esterno hanno manifestato problemi di natura psico-fisica.

LA LUCE NATURALE E’ DI OTTIMA QUALITA’:Il suo rendimento nella percezione del colore è più elevato rispetto ad altre forme.

LA LUCE NATURALE CONSENTE DI RISPARMIARE ENERGIA:L’impiego di luce naturale influenza positivamente il bilancio energetico degli edifici, in particolare quelli che hanno un utilizzo prevalentemente diurno. Nei locali destinati ad attività commerciali, lavorative ed educative si possono ottenere elevate riduzioni dei consumi di energia ridimensionando la richiesta di picco.LA LUCE NATURALE NON E’ INQUINANTE e di conseguenza non danneggia l’ambiente.


Onde radio lunghe e medie usate per le trasmissioni radio a distanzaOnde radio corte e ultracorte usate nei radar, trasmettitori e ricevitori radiofonici e televisiviMicroonde impiegate nelle telecomunicazioni via satellite, nel telerilevamento, nelle diagnosi mediche, nei sistemi di allarme anti-intrusionee nei forniRadiazioni infrarosse (l=1mm-780nm) utilizzate nella diagnostica (spettro-fotometro IR, Raman)Radiazioni visibili (l=780-380nm) Raggi ultravioletti (l=380-280nm) classificati in radiazioni UV-A, UV-B, UV-C in funzione degli effetti prodotti sugli organismi viventiRaggi X prodotti da strumenti costruiti dall'uomoRaggi gamma prodotti dalle esplosioni nucleari ed emanati dallo spazio siderale

LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO

Frequenzeradio

Frequenze TV

FrequenzeRadar

Microonde

Radiazioni infrarosse

Radiazioni UV

Raggi X

Raggi gamma

Raggi cosmici

Frequenze per trasmissione di energia elettrica

Spettro visibile


L’occhio è stimolato in modo diverso in funzione della lunghezza d’onda della radiazione incidente: risponde maggiormente alla luce gialla/verde della zona

centrale piuttosto che a quella rossa o blu alle due estremità dello spettro.

Massima intensità soggettival = 555nm

Visione fotopicaMassima intensità soggettival = 510nm

Visione scotopica

Picchi di sensibilità dell’occhio umano

555 nm510 nm

LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO


La prestazione visiva dipende da:

Caratteristiche proprie del compito visivo (dimensioni, forma, posizione, colore e fattore di riflessione dell’oggetto illuminato)

Capacità visiva dell’osservatore

Condizioni di illuminazione

LA PRESTAZIONE VISIVA


La distribuzione delle luminanze nel campo visivo influenza il livello di adattamento degli occhi, che a sua volta, influenza la visibilità del compito. Una luminanza bilanciata è necessaria per aumentare:

Acuità visiva (nitidezza della visione)Sensibilità al contrasto (discriminazione di piccole differenze di luminanza)Efficienza delle funzione oculari (come accomodamento, convergenza, contrazione pupillare, movimenti oculari)

Luminanze troppo elevate che possono provocare abbagliamentoContrasti di luminanza troppo elevati che possono provocare affaticamento a causa delle costanti variazioni di adattamento oculareLuminanze troppo basse o contrasti di luminanza troppo bassi che possono dare luogo a un ambiente di lavoro monotono e non stimolante

DISTRIBUZIONE DELLE LUMINANZE

La distribuzione delle luminanze nel campo visivo influenza anche il comfort visivo. È necessario quindi evitare:


L’abbagliamento è definito come una condizione di visione in cui si crea disagio o riduzione nella capacità di percepire i dettagli di un oggetto in seguito all’inadeguata distribuzione o direzione della luce o all’eccessivo contrasto fra le sorgenti e/o gli oggetti o le superfici illuminate». Si distinguono due tipi di abbagliamento:

ABBAGLIAMENTO


L'abbagliamento è la sensazione visiva prodotta da superfici che determinano elevati gradienti di luminanza all'interno del campo visivo e può essere percepito come abbagliamento molesto o debilitante. L'abbagliamento prodotto dalla riflessione delle superfici speculari è generalmente noto come riflessione velante o abbagliamento da riflessione. L’abbagliamento dipende da:

Livello di luminanza cui l’occhio dell’osservatore è abituatoDimensione, posizione, numero e luminanza delle sorgenti luminose

Le luminanze comprese nel campo visivo non devono risultare tropo diverse tra di loro per evitare affaticamento dell’occhio umano

Differenze accettabili di luminanza tra il compito visivo e il suo intorno dovranno quindi essere comprese tra 1/3 e 3 mentre tra il compito visivo e la parte più periferica del campo visivo non dovrebbero esserci variazioni maggiori di 10 volte o minori di 1:10

Cono visivo

Affaticamento visivo

ABBAGLIAMENTO


L’abbagliamento riflesso è provocato da riflessioni dei centri luminosi su superfici riflettenti, come specchi, vetrate, dipinti, scrivanie e videoterminali

Sistemazione adeguata degli apparecchi di illuminazione e dei posti di lavoroFinitura della superficie (superfici opache)Riduzione della luminanza degli apparecchi di illuminazioneAumento dell’area luminosa degli apparecchi di illuminazionePareti e soffitti chiariUtilizzando superfici non riflettenti o anti-riflesso (videoterminali)Orientando i piani riflettenti in modo da evitare l’intersezione con gli assi visivi privilegiatiLimitando il livello di illuminamento ambientale rispetto a quello sugli oggetti

ABBAGLIAMENTO DIRETTO E RIFLESSO


Affaticamento visivoL’assenza di visione esterna provoca discomfort psicologico (ospedali, scuole, industrie)Mal di testa, distrazione, nervosismoLimita la sicurezza degli utenti

Il daylight, ovvero la presenza di illuminazione naturale negli ambienti interni, consente:

Benessere visivo e percettivo dell’utenteResa al colore appropriata e dinamismo nella visione Aumenta la produttività degli individuiFavorisce il time-orientation, ovvero i ritmi metabolici sincronizzati con lo scorrere del giornoLa visione esterna riduce l’affaticamento visivo (specie da VDT) perché modifica la distanza focale, ma aumenta la distrazioneRisparmio energetico, riduzione del carico termico

DAYLIGHT

Livelli inadeguati di illuminazione negli ambienti interni provocano:


I problemi fondamentali legati all’impiego dell’illuminazione naturale sono dovuti all’incostanza della provenienza e dell’intensità della luce

Gli effetti foto-biologici legati al Daylight dipendono dal modo in cui la luce è controllata e distribuita all’interno dell’ambiente

ControluceIlluminazione diffusa

Discomfort

Comfort


Il controllo luminoso è ottenuto con sistemi di integrazione luminosa, ovvero sistemi che garantiscono un comfort visivo in ambiente indoor. Esistono due tipologie di controllo:

Controllo passivo: riduzione del livello di illuminamento e mantenimento di uniformità di luminanza intervenendo sull’involucro edilizio Controllo attivo: impiego di corpi illuminanti artificiali che utilizzano energia elettrica

Attivo

Passivo

CONTROLLO LUMINOSO


Riflessione semplice: Louver, Blind, Fish-SystemRiflessione complessa: Okasolar e MasosolarDiffusione: tende, tende anti-UVRiflessione semplice: mensola riflettente, mensola di luce con trattamento ottico, Variable Area Light Reflecting Assembly, Sun-Protection Mirror Louver, Anidolic Ceiling, Anidolic ZenithalOpening, Anidolic Solar BlindRiflessione complessa: materiali a selettività angolare (vetri anti-UV, Anti-Fade, a controllo solare), materiali cromogenici auto-regolanti (fotocromici, termocromici) e attivati elettricamente (elettrocromici, Reflective Hydrides, vetri a cristalli liquidi, Suspended Particle Display, Transparent Insulating Materials, Aerogels)Sistemi geometrici complessi: Okalux, Kapilux, Okapane e KapipaneDiffrazione: film olografici, vetri a guide di luce con film olografico, veneziana olografica, filtri anti-UV e anti-IR, vernici riflettentiRifrazione: pannello prismatico, Sun Shading Louver, HüppeSystem, Sun-Directing Glass

Schermatura

Controllo

Conduzione Conduzione: Laser-Cut Panel, veneziana mobile con Laser-Cut Panel, Angular Selective Skylight

Diffusione Diffusione: lucernari, lucernari riflettenti,Shed,cupolatrasparente, prisma riflettente

Trasporto Riflessione: condotto di luce passivo, attivo con con testa di captazione mobile e con eliostato. Rifrazione: eliostato, Sun_Light_System

TIPOLOGIE DI CONTROLLO DEL DAYLIGHT

CONTROLLO PASSIVO


Sistemi a riflessione luminosa semplice costituiti da elementi di ombreggiamento che riflettono, trasmettono e assorbono la radiazione solare diretta e diffusa nell’ambiente interno. In questo modo proiettano la radiazione diretta in un luogo esterno al cono visivo. I sistemi sono pensati per l’ombreggiamento solare, ma possono anche controllare i fenomeni di abbagliamento.

Schema di funzionamento

del sistemaRadiazione solare diretta

Radiazione solare diffusa

COMPONENTI PER LA SCHERMATURA DELLA LUCE NATURALE

Reflessione semplice


I sistemi sono divisi in due categorie in base alla posizione:

Venetian Blind interno e Blind con pannelli interposti nei doppi vetri

Louver e Louver trasparente

Louver installati esternamente all’aperturaBlind collocati nell’ambiente interno o interposti nei doppi-vetri. Il posizionamentointerno dei componenti riduce l’efficienza termica del 30% rispetto a quello esterno e può generare un incremento termico supplementare

RIFLESSIONE SEMPLICE


Le proprietà ottiche e termiche dei componenti variano in relazione a:► Inclinazione del sistema: sistemi verticali e orizzontali. Nel

primo caso, per evitare i fenomeni di abbagliamento, i sistemi devono essere posizionati su facciate orientate a est o a ovest mentre nel secondo l’orientamento del sistema è indifferente;

► Mobilità del sistema: fissi e mobili; ► Caratteristiche dimensionali delle lamelle: i Louver hanno

dimensione compresa tra 5÷10cm e i Blind tra 1÷5cm; ► Caratteristiche materiche delle lamelle: alluminio, acciaio o

plastica (PVC);► Caratteristiche cromatiche delle lamelle: opache, trasparenti e

semi-trasparenti, varie colorazioni.

Blindorizzontale, verticale e

curvo

LOUVER E BLIND


Louver esterno: sistema mobile che dirige la radiazione solare all’esterno o all’interno del locale e garantisce condizioni luminose indoor uniformi durante il giorno;Louver con pannello fotovoltaico: sistema fisso che unisce le prestazioni luminose e termiche;Reflecting Louver: sistema mobile o fisso costituito da lamelle dotate di superficie riflettente o speculare che riflettono un’elevata quota di radiazione solare diretta sul soffitto, limitando i fenomeni di abbagliamento.

Louver con pannello fotovoltaico

Reflecting Louver Louver trasparente

LOUVER


Venetian Blind interni: sistema mobile che re-direziona la radiazione solare e controlla i guadagni termici e i fenomeni abbagliamento direttoTranslucent Blind: sistema mobile interno e verticale costituito da lamelle in materiale plastico o perforato che trasmettono la luceFish-System: sistema mobile costituito da lamelle orizzontali a sezione triangolare che diffondono la radiazione solare diretta e limitano l’abbagliamento interno

Translucent Blind Venetian Blind Fish-System - Okaflex

BLIND


Funzionamento: le lamelle schermano selettivamente la radiazione luminosa in relazione all’altezza del sole sull’orizzonte e alla variabilità delle condizioni climatiche esterne. Il sistema controlla la radiazione solare diretta incrementando la riflessione dei raggi incidenti sulle lamelle e riducendo la quantità di radiazione trasmessa dal vetro.

Schema di funzionamento del sistema Okasolar

Radiazione solare diretta

Riflessione complessa

Radiazione solare trasmessa

RIFLESSIONE COMPLESSA


Prestazioni: Le caratteristiche spettrofotometriche del sistema Okasolarvariano in funzione del tipo di sistema, del colore, dello spessore e delle proprietà spettrofotometriche dei vetri e delle caratteristiche geometriche e materiche dello strato di isolamento interno. La trasmissione luminosa varia tra 2÷60% in funzione dell’angolo di incidenza solare e della configurazione delle lamelle mentre l’energia solare trasmessa tra 9÷48% in relazione alla dimensione del pannello e del telaio. Il coefficiente di trasmittanza termica varia tra 1.1÷2.5 W/m2K in relazione alla dimensione del pannello e del telaio.Il costo dei sistemi è di circa 350 €/m2.

RIFLESSIONE COMPLESSA


I sistemi a diffusione luminosa sono sistemi tecnologici che filtrano e diffondo la luce naturale nell’ambiente interno

Tenda interna anti-UV Tenda esterna anti-UV Tenda interna anti-UV

DIFFUSIONE LUMINOSA


CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DI CONTROLLO DEL DAYLIGHT


Schermatura

Controllo






Sistemi a riflessione luminosa semplice costituiti da componenti con conformazione speciale che proiettano la radiazione solare diretta sul soffitto. Si distinguono due categorie di sistemi di controllo solare a riflessione luminosa semplice:

Mensola di luce o mensola riflettentecostituita da un diaframma trasparente che riflette e re-indirizza la radiazione solare diretta in un’area esterna alla “Offending Zone”, ovvero al cono visivo dell’osservatore, e permette l’illuminazione di zone poste a una distanza pari a 10 m dalle apertureSistemi parabolici che sfruttano le proprietà ottiche dei concentratori luminosi parabolici per captare e collezionare la radiazione solare diffusa anche in presenza di livelli di illuminamento ambientale contenuti o di condizioni di cielo coperto

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RIFLESSIONE SEMPLICE


Mensola di luce convenzionale: costituita da una serie di lamelle orizzontali disposte ortogonalmente rispetto all’asse verticale che riflettono la radiazione solare diretta sulla superficie diffondente del soffitto o delle pareti laterali lamelle

Funzionamento della mensola di luce convenzionale e di Sun-Protection Mirror Louver


Riflessione semplice




Riflessione semplice

MENSOLA RIFLETTENTE


Le prestazioni luminose dipendono da:

Caratteristiche delle pareti: l’efficienza luminosa è proporzionale alla brillantezza, alla tonalità chiara e all’assenza di rugosità della finitura superficialeAltezza e inclinazione del soffitto: la profondità di distribuzione della luce èinversamente proporzionale all’altezza del locale e direttamente proporzionale all’inclinazione crescente del soffittoCaratteristiche delle lamelle: l’efficienza luminosa, la precisione di direzionamento della radiazione e l’uniformità di illuminamento interno dipendono dalle caratteristiche di brillanza e di riflettanza dei materialiForma e geometria del sistema: l’uniformità delle luminanze e del livello di illuminamento nell’arco dell’anno dipendono dalla mobilità del sistema

MENSOLA RIFLETTENTE


OTTIMIZZARE L’USO DELLA LUCE NATURALE

lightshelf

lucernario


Prestazioni luminose: maggiori nelle facciate non esposte direttamente a radiazione solare o in presenza di ampie ostruzioni esterneAbbagliamento: è possibile che si verifichi abbagliamento diretto interno, che può essere ridotto con l’aggiunta di un sistema luminoso artificiale supplementare che riduce il contrasto di luminanza tra esterno e internoRisparmio energetico: attribuibile alla riduzione dei consumi elettrici per l’illuminazione ambientale

SISTEMI PARABOLICI


Anidolic Zenithal Opening: sistema composto da un collettore e da un de-concentratore, collegati tra loro da un riflettore cilindrico, che concentrano e diffondono la radiazione solare. Entrambe le parabole hanno una superficie di riflessione in alluminio anodizzato o in fibra di vetro con un procedimento di Coating di alluminio e sono protetti da una cornice lignea. Il collettore è costituito da un elemento parabolico bidimensionale e lineare con l’asse principale orientato verso est-ovest e l’apertura rivolta verso nord per incanalare la luce solare diffusa. Il collettore può essere protetto da lamelle verticali. Il de-concentratore è costituito da una parabola rifrangente inserita all’interno dell’apertura zenitale per distribuire uniformemente il flusso solare.

Schema di funzionamento e prototipo

SISTEMI PARABOLICI


Prestazioni luminose: condizioni luminose interne uniformi, luce diffusa e assenza di abbagliamento e di surriscaldamento estivo Risparmio energetico: dovuto alla riduzione dei consumi elettrici per l’illuminazione ambientale

Progetto di riqualificazione con Anidolic Zenithal Opening dell’edificio Caisse-Conges a Bruxelles, 2002

SISTEMI PARABOLICI


Materiali fotocromici: sistemi auto-regolanti a controllo dinamico dell’energia solare che modificano autonomamente le proprietàottiche e cromatiche in relazione all’intensità della radiazione solare. Sono costituiti da vetri a composizione chimica modificata con l’aggiunta di sensibilizzatori ottici (alogenuri o materie plastiche). L’esposizione alla radiazione solare diretta innesca un processo di intensa colorazione dovuto alla differenza di assorbimento spettrale tra vetro e sostanze aggiuntive. Il tempo di reazione per il passaggio dalla condizione di trasparenza a quella di opacità è variabile tra 10÷100s, mentre il processo di ripristino delle richiede un tempo maggiore. L’intensità di colorazione è direttamente proporzionale ai valori termici dell’ambiente. Il costo di produzione è pari a circa 150 €/m2 . La “vita utile” e l’affidabilità nel tempo sono di circa 20÷25 anni oltre ai quali si ha la perdita della reversibilità processuale.

CROMOGENICI


Materiali termocromici: sistemi auto-regolanti a controllo selettivo dell’energia solare che modificano le proprietà cromatiche in funzione della temperatura esterna. Il materiale ha una struttura Multi-Layercomposta da un vetro ad alto coefficiente di riflessione luminosa, rivestito da più strati di deposito basso-emissivo che consentono la regolazione della temperatura di transizione di fase. Variazioni termiche inducono una transizione di fase tra due stati diversi. La temperatura di transizione ècompresa tra 10÷19°C: a temperature inferiori il materiale è trasparente, mentre temperature superiori riducono il flusso di energia radiante e il

materiale diventa opaco. Il tempo di reazione è dell’ordine di 10- 9s

Schema di funzionamento e transizione di fase del materiale termocromico



CROMOGENICI


Materiali elettrocromici: sistemi a controllo dinamico dell’energia solare che variano gradualmente le proprietà ottiche in funzione di un segnale elettrico comandato da un operatore esterno che memorizza gli impulsi fino a 24h. La proprietà permette di conservare lo stato raggiunto anche mantenendo inattivo il campo elettrico. Per tornare alla condizione iniziale, è necessario produrre un impulso elettrico di segnale opposto

Finestra elettrocromica E-Control Pilkington Performances luminose di un materiale elettrocromico e di un vetro float

CROMOGENICI


Finestra E-Control (Pilkington)costituita da un vetro-camera composto da un vetro esterno ad alta trasmissione luminosa (Tv=75%, g=46%, Uc=6,24W/m2K) e da una vetrata interna elettrocromica. La trasmissione luminosa della finestra è del 38% nello stato trasparente e 11% in quello colorato. Costo 1.000€/m2

Finestra SageGlass (Sage) costituita un vetro-camera in cui sono inseriti un multistrato ceramico e un film in materiale elettrocromico. Il controllo luminoso e termico è ottenuto dall’utente applicando un voltaggio elettrico che innesca il processo di oscuramento. La trasmissione luminosa della finestra èdel 40% nello stato trasparente e 14% in quello colorato.

CROMOGENICI


Aerogel: materiale a controllo solare dinamico formato da una strutturaporosa e trasparente composta da cavità silicee a bassa densitàapparente (2÷5%) e da aria (95÷98%). Si distingue in: Aerogel monolitico: formato da lastre di silicio inserito all’interno di due pannelli di vetroAerogel granulare: costituito da elementi tralucenti irregolari di silicio inseriti all’interno di due lastre in materiale trasparente per proteggere la struttura ed evitare il cedimento dei granuli

Prototipo e struttura chimica del Aerogel monolitico e granulare

AEROGEL


Aerogel granulare: il silicio granulare ha elevati valori di trasmissione luminosa del 85% e solare del Ts=88% mentre, la presenza dei pannelli trasparenti, diminuisce le proprietà ottiche (Tv policarbonato =74%; Tvvetro basso-emissivo =54%) e termiche (Ts policarbonato =71%; Tsvetro basso-emissivo =45%). Il potenziamento delle prestazioni termiche richiede l’aumento dello spessore del pannello a discapito della trasmissione luminosa, mentre il miglioramento delle proprietàottiche prevede una dimensione media dei grani ridotta (φ=1÷3mm) con conseguente diminuzione dell’isolamento termico. La coesistenza delle prestazioni termiche e ottiche è ottenuta miscelando grani di diverse dimensioniAerogel monolitico: il silicio monolitico ha una trasmissione luminosa e solare del 92.1%, mentre la presenza dei pannelli trasparenti diminuisce le proprietà ottiche e termiche. La presenza di un vetro-camera (svetri=4mm; saerogel=20mm) diminuisce i valori di trasmissione luminosa (Tv>70%) e solare (Ts>75%), mentre accresce le prestazioni isolanti (U=0.5 W/m2K) e di trasmissione energetica (g>75%)

AEROGEL


Transparent Insulating Materials: sistema geometrico complesso costituito da un “tessuto in fibra di vetro” composto da materiali isolanti di natura vetrosa o polimerica inseriti in una doppia lastra protettiva di vetro. I materiali isolanti hanno una struttura alveolare o capillare e sono formati da file parallele di micro-elementi cilindrici o prismatici a sezione circolare, quadrata o rettangolare. Il sistema permette la riflessione e la diffrazione delle radiazioni solari

Tessuto in fibra di vetro Sistema Okalux Sistema Kapilux

TIM’s


I materiali filtrano lo spettro di immissione solare in modo selettivo bloccando la penetrazione delle radiazioni visibili e ultraviolette. Due tipologie: Film olografico: costituito da una pellicola plastica schermante che diffrange la radiazione luminosa in base alla lunghezza d’onda della luce incidente. La pellicola è stabilizzata chimicamente e inserita in una doppia lastra di vetro per garantire l’inalterabilità meccanica e la protezione dall’umidità e dagli agenti atmosferici. Filtro anti-UV: costituito da lastre in poliacrilico trasparente che assorbe la quasi totalità delle radiazioni di lunghezza ultraviolette (98%) o in acetato di cellulosa che assorbe interamente le

radiazioni ultraviolette.

Film ANTI-UV Legenda: 1. Film protettivo2. Adesivo con filtro anti-UV3-5. Poliestere trasparente 4. Sputtered Metal Layer6. Vernice anti-graffio

DIFFRAZIONE LUMINOSA


Pannello Prismatico: pannello in lastre in vetro o in materiale plastico con sfaccettature regolari rivestite con un film a riflessione interna totale. Esso sfrutta le proprietà ottiche delle materie trasparenti di riflettere e di rifrangere la radiazione solare in modo diverso in relazione all’angolo di incidenza. Il costo è pari a circa 200÷400€/m2 per il pannello convenzionale e di 40÷80€/m2 per il film prismatico.

Schema di funzionamento del pannello prismatico





I prismi sono caratterizzati da un elevato potere deformante dell’immagine e, per permettere la veduta esterna, i sistemi sono collocati ad altezza superiore al cono visivo dell’utente. I prismi ri-direzionano le radiazioni luminose verso il soffitto del locale, ricoperto con una vernice riflettente che permette la rifrazione delle radiazioni e la distribuzione uniforme della luce

Pannello acrilico Inglas-Y di Inglas GmbH & Co. KG e pannelli prismatici Siteco 45/45, Siteco 62/28 di Siteco Beleuchtungstechnik GmbH



Finestra Prismatica: costituita da un pannello prismatico fisso interposto nel vetro-camera. Il costo è pari a circa 300÷600€/m2

Sun Shading Louver: sistema di copertura formato da una tripla calotta trasparente formata da uno strato interno in film anti-UV per eliminare la radiazione ultravioletta, uno intermedio in pannelli prismatici acrilici per limitare l’abbagliamento e il surriscaldamento estivo e un sistema di ombreggiamento in pannelli prismatici per ridurre il livello di

illuminamento interno

Funzionamento di una finestra prismaticatipo SERRAGLAZE Window™ Sun Shading Louver

RIFRAZIONE LUMINOSA



Schermatura

Controllo



TrasportoRiflessione: condotto di luce passivo, attivo con con testa di captazione mobile e con eliostato. Rifrazione: eliostato, Sun_Light_System



La radiazione solare viene deflessa negli elementi prismatici mediante una riflessione interna totale e una rifrazione. La deflessione èaltamente efficiente perché le riflessioni avvengono tutte nella stessa direzione. Il pannello controlla i fenomeni di abbagliamento, elimina le differenze di luminanza e produce limitata distorsione visiva

Schema di funzionamento del Laser Cut Panel verticale

Radiazione solare diffusa


LASER CUT PANEL


Riflessione semplice: Louver, Blind, Fish-SystemRiflessione complessa: Okasolar e MasosolarDiffusione: tende, tende anti-UV

Riflessione semplice: mensola riflettente, mensola di luce con trattamento ottico, Variable Area Light Reflecting Assembly, Sun-Protection Mirror Louver, Anidolic Ceiling, Anidolic ZenithalOpening, Anidolic Solar BlindRiflessione complessa: materiali a selettività angolare (vetri anti-UV, Anti-Fade, a controllo solare), materiali cromogenici auto-regolanti (fotocromici, termocromici) e attivati elettricamente (elettrocromici, Reflective Hydrides, vetri a cristalli liquidi, Suspended Particle Display, Transparent Insulating Materials, Aerogels)Sistemi geometrici complessi: Okalux, Kapilux, Okapane e KapipaneDiffrazione: film olografici, vetri a guide di luce con film olografico, veneziana olografica, filtri anti-UV e anti-IR, vernici riflettentiRifrazione: pannello prismatico, Sun Shading Louver, HüppeSystem, Sun-Directing Glass

Schermatura

Controllo






I componenti per la diffusione della luce naturale sono costituiti da componenti collocate in posizione zenitale ad altezza superiore alla “Offending Zone” che diffondono la luce naturale uniformemente nell’ambiente. Si dividono in:

Lucernari e lucernari riflettenti;Shed;Cupole trasparenti.

Lucernario, Shed e Cupola Trasparente

LUCERNARI TRASPARENTI


Riflessione semplice: Louver, Blind, Fish-SystemRiflessione complessa: Okasolar e MasosolarDiffusione: tende, tende anti-UVRiflessione semplice: mensola riflettente, mensola di luce con trattamento ottico, Variable Area Light Reflecting Assembly, Sun-Protection Mirror Louver, Anidolic Ceiling, Anidolic Zenithal Opening, Anidolic Solar BlindRiflessione complessa: materiali a selettività angolare (vetri anti-UV, Anti-Fade, a controllo solare), materiali cromogenici auto-regolanti (fotocromici, termocromici) e attivati elettricamente (elettrocromici, Reflective Hydrides, vetri a cristalli liquidi, Suspended Particle Display, Transparent Insulating Materials, Aerogels)Sistemi geometrici complessi: Okalux, Kapilux, Okapane e KapipaneDiffrazione: film olografici, vetri a guide di luce con film olografico, veneziana olografica, filtri anti-UV e anti-IR, vernici riflettentiRifrazione: pannello prismatico, Sun Shading Louver, Hüppe System, Sun-Directing Glass

Schermatura

Controllo


Diffusione Diffusione: lucernari, lucernari riflettenti,Shed,cupola trasparente, prisma riflettente




I componenti per il trasporto della luce naturale sono costituiti da sistemi che raccolgono e trasferiscono la luce naturale a lunghe distanze nell’ambiente interno attraverso l’ausilio di fibre ottiche o di Light-Pipes. I sistemi si dividono in due categorie in base al principio ottico di azione:Sistemi a riflessione luminosa: appartengono alla categoria i condotti di luce;Sistemi a rifrazione luminosa: appartengono alla categoria gli eliostati, i captatori e i concentratori di luce.

TRASPORTO LUMINOSO


Condotto di Luce Passivo: sistema di trasporto luminoso composto da:

- Testa di captazione fissa in materiale acrilico o in policarbonato trasparente rivestito con un film anti-UV che convoglia le radiazioni solari dirette e diffuse e garantisce la presenza di un illuminamento uniforme nell’ambiente interno;- Condotto di captazione a sezione quadrata o circolare che trasporta le radiazioni solari mediante la realizzazione di riflessioni interne totali sulle pareti; - Unità diffusore che diffonde la luce in entrata nell’ambiente interno ed elimina i fenomeni di Discomfort visivo.

Condotto di luce verticale rigido di DaylightPipe

RIFLESSIONE


RIFLESSIONE


Condotto di luce attivo con testa di captazione mobile: sistema di trasporto luminoso che si adatta alla posizione solare. Ècomposto da:

- Testa di captazione mobile che raccoglie e dirige la radiazione solare nel condotto. La mobilitàdel sistema è ottenuta con l’inserimento di una lente di Fresnel che rende possibile il puntamento del sole mediante la rotazione del captatore;- Condotto verticale di captazione che trasporta la luce solare nell’ambiente; - Unità di diffusione che diffonde uniformemente la radiazione solare; - Sistema di illuminazione artificiale costituito da un sistema di sensori fotoelettrici che rileva il livello di illuminamento naturale e, quando questo raggiunge la soglia minima stabilita, incrementa il flusso luminoso della lampada

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CONDOTTO ATTIVO


Eliostato: sistema di trasporto solare che capta e trasferisce la luce naturale a distanze elevate. Il sistema è composto da un motore di azionamento, da un Computer di controllo e da un riflettore speculare di captazione luminosa. Il riflettore è formato da una parabola in cristallo rivestito con vernice speculare e inserita in un’armatura protettiva in alluminio isolante. Il sistema di controllo computerizzato contiene un orologio elettronico che ha memorizzato la posizione apparente del sole che permette la rotazione del sistema ogni 20s.

Schema di funzionamento dell’eliostato, modello Egis

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ELIOSTATO


Advanced Glazing Ltd: http://www.advancedglazing.com, [email protected] (Solera®)Bartenbach Licht Laboratory: http://www.bartenbach.com/homepage/en/start.htm,[email protected] (eliostati)Colt International Ltd: http://www.coltinternational.co.uk, [email protected] (Louvers, Blinds)Bomin Solar: http://www.bomin-solar.de, [email protected] (eliostati, prismi, lenti)Energy Design: www.energydesignresources.comGlassbau Hahn GmbH: http://www.glasbau-han.de, [email protected] (Louvers)Interpane: http://www.interpane.net, [email protected] (vetri a risparmio energetico)Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL): http://windows.lbl.gov, http://www.lbl.govOkalux Kapillarglas GmbH: http://okalux.de, [email protected] (sistemi Okalux, Okasolar, Okatherm, Okapane, Kapilux) Pilkington: http://www.pilkington.com, [email protected] (elettrocromici)Redbus Serraglaze Ltd: http://www.redbus.co.uk, http://www.serraglaze.redbus.co.uk, [email protected]; (pannelli prismatici)Research Frontiers Incorporated: www.refr-spd.com, [email protected] (Suspended Particle Display, SPD-Smart™, SPD film)Spectrus-Lexalite International Corporation Ltd: www.lexalite.com, [email protected](pannelli prismatici)Square One: http://www.squ1.comSumitomo Corporation: http://www.sumitomocorp.com, [email protected] (elisosati)

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BIBLIOGRAFIA

Documents

[Architecture Ebook - ita] Architettura ed Energia - La progettazione dell’illuminazione naturale