COME DISTRIBUIRE GLI AMBIENTI IN UN PROGETTO USUFRUENDO DELLA LUCE NATURALE

L’illuminazione diurna è come un abbraccio caldo e accogliente di un amico di lunga data. Non solo riduce i costi dell’energia elettrica, ma crea anche un ambiente visivamente stimolante e produttivo per chiunque entri in un edificio. Questo sistema non si limita solo alle finestre e ai lucernari, ma utilizza tecnologie innovative di controllo dell’illuminazione che migliorano l’esperienza complessiva degli utenti. Poiché l’illuminazione naturale della luce del sole può essere intensa, si devono considerare alcune precauzioni, come l’orientamento corretto delle finestre e la disponibilità di dispositivi di risanamento dell’abbagliamento. Un sistema di illuminazione diurna funzionante è come una melodia armoniosa che crea l’atmosfera giusta e la consapevolezza energetica che aumenta la felicità e la produttività degli occupanti dell’edificio.

L’implementazione dell’illuminazione diurna in un progetto non è solo una questione di assemblaggio di elementi tecnologici, ma richiede una progettazione integrata e ben ponderata. In particolare, la scelta dell’illuminazione diurna implica decisioni fondamentali per la forma dell’edificio, la sua posizione, il clima, la scelta dei materiali per finestre e lucernari, l’utilizzo di controlli per l’illuminazione e, naturalmente, la progettazione stessa dell’illuminazione.

La progettazione dell’illuminazione diurna è ben più di una semplice aggiunta di luce naturale ad un ambiente: richiede una vera e propria scienza per evitare spiacevoli effetti collaterali. Oltre all’utilizzo di finestre o lucernari, occorre bilanciare con cura la dispersione del calore, controllare l’abbagliamento e gestire le fluttuazioni di luce, ad esempio con l’impiego di apposite strutture parasole per ridurre eccessi di contrasto nelle aree di lavoro. Inoltre, è necessario valutare attentamente dimensioni, spaziature e vetri delle finestre, nonché la riflettanza delle superfici interne e la collocazione delle partizioni all’interno dell’ambiente.

IL PROGETTO

Un sistema di illuminazione diurna richiede l’integrazione di diversi elementi, tra cui architettura, tecnologia e strumentazioni. Sebbene non indispensabili in ogni singolo caso, è comune ricorrere ad uno o più dei seguenti elementi:

– Ottimizzazione dell’ingombro per la luce naturale
– Scelta del rapporto fra finestra e parete, in funzione delle diverse condizioni climatiche
– Utilizzo di vetri ad elevate prestazioni
– Design delle finestre all’insegna dell’illuminazione diurna
– Impiego di lucernari, passivi o attivi
– Dispositivi tubolari per la luce naturale

Insomma, la progettazione dell’illuminazione diurna è un’arte che richiede maestria e competenze tecniche per ottenere il risultato desiderato senza compromettere il comfort delle persone.

Tuttavia, poiché i componenti per l’illuminazione naturale sono solitamente integrati nella progettazione originale dell’edificio, potrebbe essere difficile incorporarli in un progetto di ristrutturazione. Qualora possibile, la progettazione dell’edificio dovrebbe essere ottimizzata per la luce del sole. Ciò è fattibile solo nei nuovi progetti edilizi e non si applica alla ristrutturazione degli edifici. Se vi è l’opportunità, si dovrebbe considerare una progettazione che sfrutti al massimo le esposizioni verso nord e sud, minimizzando quelle ad est e ovest. La profondità dei locali dovrebbe essere inferiore ai 20 metri, in quanto ciò facilita l’uso della luce naturale. L’orientamento ideale dell’edificio è una facciata a sud, con una tolleranza massima di 15° in entrambe le direzioni per un’illuminazione solare ottimale e una gestione più semplice.

Posizionato strategicamente l’edificio, la prossima mossa consiste nel creare una perfetta armonia tra finestre e pareti in risposta alle condizioni climatiche locali. Nonostante le eccezionali prestazioni delle vetrate moderne, il loro isolamento termico non si avvicina alla solidità delle pareti murarie. Ci prenderemo cura dell’area in cui inserire la finestra per mantenere un elegante equilibrio tra la luminosità diurna immessa e la possibilità di minimizzare le perdite termiche nelle fredde stagioni, e i fastidiosi picchi di calore estivo. L’American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) definisce i rapporti di misura da seguire per le diverse zone climatiche, riportandoli all’interno del codice energetico Standard 90.1. Tuttavia, questi parametri rappresentano una base minima per le prestazioni termiche, trascurando l’ingresso della luce solare.

Un sistema innovativo di vetro ad alte prestazioni permette di illuminare gli ambienti con la luce del sole, senza sbilanciare il bilancio termico dell’edificio. Ciò è possibile grazie alle pellicole spettralmente selettive. Le finestre ad alte prestazioni sono in genere realizzate come unità di vetro isolante a doppio strato, con due tavolette di vetro spesse 6 millimetri, separate da una camera d’aria di 12 millimetri. Grazie a questa struttura, l’unità di vetro ha un elevato livello di isolamento termico, ovvero un elevato coefficiente di resistenza R, rispetto alle finestre a un solo strato. Spesso, le unità di vetro ad alte prestazioni sono dotate di rivestimenti a bassa emissività, che aumentano ulteriormente il coefficiente di resistenza R dell’unità.

Oltre a questi aspetti tecnici, la progettazione delle finestre deve tener conto della funzione principale degli infissi: fornire luce naturale e vista agli occupanti. Un design delle finestre ottimizzato per l’illuminazione diurna contribuisce a migliorare le prestazioni dell’edificio, garantendo un ambiente confortevole e sostenibile.

Il primo requisito è quello di avere una vetratura altamente trasmissiva alla luce visibile, mentre il secondo è quello di mantenere una chiarezza sufficiente per evitare abbagliamenti. In linea generale, maggiore è l’altezza della finestra, maggiore è la quantità di luce naturale che entra nello spazio. Pertanto, una soluzione ottimale per l’illuminazione naturale richiede la presenza di due tipi di finestre distinte: una finestra per l’illuminazione e una finestra panoramica. La finestra per l’illuminazione inizia ad almeno 2 metri e 15 cm dal pavimento finito e deve avere un elevato indice di selezione spettrale (tra il 50% e il 75%); invece, la finestra panoramica deve trovarsi più in basso e avere un indice di selezione ottico inferiore al 40% nella maggior parte dei climi.

Molti progetti di illuminazione diurna stanno abbracciando l’innovazione dei lucernari per illuminare gli ambienti dall’alto e donare luminosità naturale. Sebbene esistano lucernari attivi e passivi, quelli passivi sono i più gettonati. Grazie a un materiale trasparente, solitamente acrilico, la luce solare penetra dall’apertura nel tetto. I lucernari più performanti prevedono un doppio strato di materiale per un efficace isolamento. I lucernari attivi invece, dotati di specchi, seguono il sole per catturare al meglio la luce e incanalare una maggiore luminosità nell’ambiente. In alcuni casi questo tipo di lucernari permette di bilanciare la luminosità estiva e ridurre l’ingresso di calore.

Esistono poi i dispositivi tubolari per la luce diurna, un’alternativa versatile e intelligente. Questi dispositivi, costituiti da un tubo riflettente e una lente, contribuiscono a ridurre l’utilizzo di illuminazione elettrica, mantenendo un livello di luminosità naturale. Nonostante la loro dimensione ridotta, i dispositivi tubolari offrono prestazioni di alta qualità. Scegliere la soluzione giusta può fare la differenza e migliorare l’esperienza luminosa degli ambienti.

I dispositivi di reindirizzamento della luce diurna sono la soluzione perfetta per fare il pieno di luce solare senza abbagliarsi. Grazie a questi gadget all’avanguardia, la luce naturale viene catturata e iniettata con precisione all’interno degli spazi interni, regalando allo stesso tempo un’esperienza visiva indimenticabile. La cosa migliore di questi dispositivi è che assolvono a due funzioni: da un lato, proteggono dal fastidioso abbagliamento causato dalla luce diretta del sole; dall’altro, portano la luce solare nelle zone più profonde dell’ambiente, senza che vi sia il bisogno di ricostruire l’intera struttura.

Ma non solo: un’illuminazione diurna adeguata può essere ottenuta anche grazie a semplici dispositivi di schermatura solare, conosciuti come “sporgenze”, posizionati strategicamente sulle finestre. In questo modo si riesce a evitare l’ingresso diretto dei raggi solari nelle aree interne, limitando al contempo l’effetto scottatura tipico dei giorni più caldi. Non c’è quindi motivo di rinunciare ai benefici della luce solare, grazie a questi nuovi accessori che sanno al meglio come gestirla.

I controlli dell’illuminazione elettrica sensibili alla luce diurna rappresentano un elemento imprescindibile per qualsiasi sistema di illuminazione ecologico. Infatti, se si vuole veramente risparmiare energia, è fondamentale che le luci elettriche siano attutite o spente quando la luce del giorno è adeguata. Ma attenzione: l’integrazione tra caratteristiche di illuminazione diurna come finestre e lucernari e funzionalità di illuminazione diurna come i controlli di regolazione, trascinano una riduzione dei costi energetici. In mancanza di quest’ultimo elemento, infatti, non è improbabile che i consumi siano addirittura superiori a quelli di un edificio senza alcuna funzione di illuminazione diurna. In questi casi è possibile utilizzare reattori a regolazione continua o a gradini negli apparecchi di illuminazione, uniti ad una o più fotocellule per rilevare la quantità di luce disponibile e intervenire per attenuare o spegnere l’illuminazione elettrica.

L’illuminazione diurna rappresenta una soluzione energetica all’avanguardia, che fa leva su tecnologie e strategie di design all’avanguardia. Ciò che la rende davvero interessante non è solo la sua eccezionale efficienza, ma anche la grande varietà di soluzioni disponibili, adattabili a qualsiasi budget e obiettivo progettuale. Sebbene molti degli elementi che compongono un efficace sistema di illuminazione diurna siano già presenti nella struttura dell’edificio (ad esempio, le finestre e le lampade), esistono diverse tecnologie e metodi di costruzione che possono essere impiegati per ottimizzare la luce e controllare l’ombreggiatura. Tra questi, spiccano i dispositivi di ombreggiatura esterna, utili soprattutto in climi caldi, che permettono di limitare l’irraggiamento solare e distribuire uniformemente la luce naturale. Alcuni esempi di tali dispositivi sono mensole, sporgenze, feritoie orizzontali e verticali, nonché soluzioni di tracciamento dinamico del riflesso luminoso.

Materiali per vetri. Se vuoi massimizzare la quantità di luce diurna all’interno di un ambiente, non c’è niente di più semplice che aumentare l’area vetrata. Ma per sfruttare al meglio le potenzialità degli infissi, è importante comprendere tre caratteristiche fondamentali dei vetri: valore U, coefficiente di ombreggiamento e trasmittanza visibile. Il valore U indica la velocità con cui il calore viene trasferito attraverso il vetro a causa della differenza di temperatura, mentre il coefficiente di ombreggiamento rappresenta il rapporto tra il guadagno di calore solare di un gruppo di vetri rispetto a un vetro singolo. Infine, la trasmittanza visibile è una misura della quantità di luce che attraversa il vetro.

Esistono molti modi economici e semplici per migliorare le prestazioni termiche e ottiche dei vetri. I produttori offrono una vasta gamma di opzioni: dal colore alle finiture metalliche, fino alla bassa emissività e al fritting. Inoltre, i vetri a più strati con gas inerte come l’argon sono ampiamente disponibili e permettono di migliorare il valore U. Infine, per l’illuminazione diurna in grandi edifici, è consigliabile scegliere vetri con un coefficiente di ombreggiamento moderato o basso e una trasmittanza relativamente elevata.

Ottimizzazione della luce naturale

Posizionamento strategico delle finestre: un’arte antica che ancora funziona. Grazie a una buona illuminazione laterale, l’ambiente diventa accogliente e la naturale ventilazione rende l’atmosfera confortevole. Importante sapere che l’intensità della luce dipende dalla distanza tra il punto di entrata della luce e il pavimento: in generale, la profondità di penetrazione della luce è di circa due volte e mezza la distanza tra la parte superiore della finestra e il davanzale.

Specchio, specchio delle mie pareti: non tutti gli interni sono uguali, e la luce diurna si comporta in modo diverso a seconda delle superfici a disposizione. Un valore elevato di riflettanza è essenziale per ridurre l’effetto di ombre e porre l’accento sulla luminosità degli ambienti. Ecco i valori di riflettanza ideali: soffitti superiori all’80%, pareti superiori al 50%, pavimenti intorno al 20%. Ma il pavimento è l’elemento che influenza meno la penetrazione della luce.

In poche parole: Per beneficiare appieno della luce naturale, è fondamentale combinare una giusta esposizione delle finestre con una corretta disposizione degli elementi interni, per riflettere e diffondere al meglio la luce. Ecco i segreti per ottenere uno spazio luminoso e accogliente.

Integrazione avanzata con i comandi elettrici: da una semplice funzione accendi/spegni dell’illuminazione elettrica a un sistema che permette di regolare il livello di luce a seconda delle condizioni di luce naturale disponibile. Per ottenere un progetto di illuminazione diurna di successo, infatti, non basta esaltare le caratteristiche architettoniche, ma è importante integrare il sistema di illuminazione elettrica in modo sinergico.

Oggi sono disponibili tre tipi di controlli:

– Comandi di commutazione: funzione accendi/spegni che attiva o disattiva le fonti di luce elettriche a seconda del livello di luce naturale disponibile;

– Comandi a gradini: permettono di gestire singolarmente le luci all’interno di ciascun punto luce per ottenere livelli intermedi di illuminazione elettrica;

– Controlli di dimmerazione: variano continuamente la potenza elettrica assorbita dalle lampade per modificarne l’intensità elettrica, con l’obiettivo di integrare la luce naturale presente.

È importante che ogni strategia di controllo sia integrata in un sistema di gestione dell’edificio, al fine di sfruttare appieno le sue potenzialità. Inoltre, per ottenere una corretta distribuzione della luce e prevenire eventuali zone d’ombra, il progettista illuminotecnico deve pianificare con attenzione i circuiti di illuminazione e gli schemi di commutazione in relazione alla posizione delle finestre. Nella figura seguente sono illustrati i distinti tipi di schema di controllo.

Altro modo intelligente e innovativo per gestire l’illuminazione. Oltre ai sensori di luce naturale, è importante includere altre tecniche di controllo delle luci elettriche, tra cui:

Sistema di rilevamento presenze: utilizzando la tecnologia ad infrarossi, ultrasuoni o a microonde, questi sensori rilevano la presenza di persone nella stanza e regolano automaticamente la luminosità o spegnono le luci quando la stanza è vuota. Si possono ottenere risparmi energetici dal 10% al 50% a seconda delle necessità.

Timer programmabili: questi dispositivi sono degli orologi che possono essere programmabili per spegnere le luci in base ad una sequenza temporale prestabilita. Un’ottima opzione per gli spazi vuoti per un lungo periodo.

IMPLEMENTAZIONE.

La luce del sole può essere una scelta vincente ed ampiamente energetica per ottenere illuminazione durante il giorno in una vasta gamma di climi, anche in quelli nuvolosi come quelli del Pacifico nord-occidentale. E’ una soluzione altresì adatta a qualsiasi tipo di edificio, da uffici ad attività scolastiche (come classi, palestre, postazioni multimediali, mense e uffici) fino a negozi al dettaglio, ospedali, biblioteche, magazzini e centri di manutenzione. E sebbene sia una scelta pratica per molte tipologie edilizie e ubicazioni, è fondamentale considerare come l’architettura risponda alla luce del sole, a seconda del tipo di edificio, delle caratteristiche climatiche e del grado di esposizione all’abbagliamento.

Come per ogni strategia di progettazione efficace dal punto di vista energetico, l’utilizzo dell’illuminazione diurna comporta dei costi da considerare. I designer devono evitare l’abbagliamento e il surriscaldamento mentre posizionano le finestre. Avere un maggior numero di finestre non garantisce automaticamente una maggiore illuminazione naturale. La luce del sole deve essere controllata e distribuita in modo adeguato in tutto lo spazio di lavoro. Inoltre, le soluzioni di gestione devono essere in buone condizioni per garantire la massimizzazione dei risparmi sui costi. Pratiche sbagliate nella fase di installazione, messa in funzione o manutenzione possono impedire prestazioni favorevoli.

Il valore dell’illuminazione diurna non va misurato solo attraverso metodi economici o fotometrici, ma anche in termini di benefici psicologici ed estetici che possono tradursi in vantaggi economici.

Le considerazioni sulla progettazione sono fondamentali per l’efficacia del sistema di illuminazione diurna, e ogni scelta deve essere finalizzata al massimo risparmio energetico e alla creazione di un ambiente di lavoro confortevole e funzionale.

I componenti di un sistema di illuminazione diurna sono progettati per far entrare la luce naturale all’interno degli edifici in modo intelligente. In questo modo, le luci elettriche possono essere ridotte o addirittura spente durante il giorno, garantendo comodità e risparmi energetici. Teniamo conto che il sole diretto negli occhi degli abitanti dell’edificio può causare problemi di vita quotidiana come l’abbagliamento, motivo per cui la progettazione si concentra anche sul comfort degli utilizzatori. Inoltre, la costruzione dell’edificio e il clima prevalente possibile sono fattori da considerare durante la progettazione, onde evitare spiacevoli sorprese in termini di riscaldamento e raffreddamento. Offriamo soluzioni innovative che minimizzano l’esposizione a est e ovest, favoriscono la massimizzazione delle superfici delle facciate esposte a sud e nord e infine garantiscono una luce diurna controllabile e facoltativa. La progettazione degli spazi interni è anche parte integrante della nostra missione, perché una profondità del pavimento limitata (da nord a sud) è garanzia di spazi ben illuminati e piacevoli da vivere.

La progettazione dell’illuminazione diurna deve integrare svariate discipline, quali la meccanica, l’elettricità e l’illuminazione. È essenziale coinvolgere il team di progettazione fin dall’inizio, per garantire continuità e coerenza nella realizzazione della visione luminosa del progetto.

Ecco alcune strategie di progettazione da considerare:

– Aumentare le zone di luce perimetrale: allargare l’area di raccolta della luce diurna per massimizzare la sua presenza nella stanza.
– Favorire la penetrazione della luce solare dall’alto: finestre disposte in alto garantiscono una radiazione più profonda e una maggiore uniformità dell’illuminazione.
– Riflettore la luce: gli elementi adatti possono riflettere la luce, amplificando il suo effetto e aumentando la luminosità globale della stanza.
– Inclinare i soffitti: creare inclinazioni che orientino la luce verso le zone che ne hanno più bisogno, garantendo una maggiore uniformità luminosa.

CONSIDERAZIONI

Poiché l’illuminazione diurna funziona diversamente dal sistema convenzionale, gli occupanti dovrebbero essere formati sul funzionamento degli interruttori (se disponibili), e sugli obiettivi del progetto per farla funzionare al meglio.

Solitamente, in un edificio abituale le luci sono accese sempre, indipendentemente dalle esigenze. Se gli utenti conoscono la progettazione e gli obiettivi, saranno maggiormente motivati a mantenere il sistema correttamente funzionante e a segnalare eventuali malfunzionamenti dell’illuminazione.

Le aspettative sull’illuminazione e la tolleranza all’abbagliamento dei fruitori dell’edificio sono soggette a notevoli variazioni. Per garantire una maggiore flessibilità nell’illuminazione e nella programmazione, è opportuno progettare un sistema di arredi che permetta a chi lo utilizza di regolare l’intensità della luce in base alle proprie esigenze. Inoltre, la luce naturale del giorno è dinamica e cambia continuamente, creando una varietà di contrasti e di intensità nell’illuminazione. Consentire libertà di scelta sulla posizione e l’orientamento degli utenti aiuta ad aumentare la soddisfazione e l’accettazione dell’illuminazione.

CODICI E STANDARD PERTINENTI

Esistono vari codici e standard locali e nazionali per l’integrazione e l’interconnessione dei generatori elettrici distribuiti con le utenze. L’elenco seguente identifica i codici e gli standard esistenti applicabili all’illuminazione diurna.

• ASHRAE 90.1 Standard energetico per gli edifici ad eccezione degli edifici residenziali bassi
• ASHRAE 189.1 Standard per la progettazione di edifici verdi ad alte prestazioni, ad eccezione degli edifici residenziali bassi
• U.S. Green Building Council Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) Building Rating System(s)