Le norme in tasca: ambienti interni
28.09.2007
L'illuminazione degli ambienti nel settore terziario ha come obiettivo fondamentale il raggiungimento delle condizioni di visibilità idonee a svolgere il compito visivo, rendere accogliente e confortevole gli spazi frequentati dal pubblico ed allo stesso tempo porre in risalto l'architettura del locale e le zone espositive. Obiettivi che potrebbero apparire fra loro discordanti, ma che un'attenta analisi nella fase di progettazione fa sì che gli impianti d'illuminazione oltre a possedere le caratteristiche di sicurezza siano in grado di infondere nelle persone che li frequentano un senso di accoglienza e di comfort.
I requisiti di sicurezza, necessari a garantire le condizioni di visibilità adeguate, sono fornite dalla norma Uni En 12464-1 "Illuminazione dei posti di lavoro - Parte 1: Posti di lavoro in interni" la quale indica le caratteristiche illuminotecniche che devono possedere i posti di lavoro collocati all'interno di edifici, al fine di fornire un'illuminazione idonea a svolgere in modo efficace il compito visivo, mentre per porre in risalto gli ambienti attraverso giochi di luci, ombre e proiezioni di colore, oltre che alla propria esperienza, ci si può avvalere del giudizio di un designer di illuminazione o di un architetto.
Tipi d'illuminazione
All'interno di un ambiente si distinguono sostanzialmente due tipi d'illuminazione: una generale utilizzata per fornire i requisiti illuminotecnici adeguati a svolgere il compito visivo e l'altra secondaria utilizzata per una distribuzione equilibrata delle ombre, per esaltare le qualità degli ambienti, creare giochi di luce e porre in evidenza aree specifiche.
L'illuminazione generale si suddivide in funzione della distribuzione del flusso luminoso emesso dagli apparecchi luminosi, differenziandosi in illuminazione: diretta, indiretta, mista, semi-indiretta e semi-diretta (vedi figura 1).
L'illuminazione diretta è ottenuta scegliendo gli apparecchi luminosi che proiettano almeno il 90% del flusso verso il piano di lavoro, ciò comporta un alto rendimento luminoso con il vantaggio di installare un basso numero di apparecchi. Di contro non si ottiene una buona uniformità, vi è il rischio di abbagliamento, le ombre sono accentuate ed il grado di comfort risulta mediocre (vedi figura 2). Questo tipo d'illuminazione risulta essere, comunque, quello più in uso in virtù dell'alta resa energetica, mentre per ovviare agli inconvenienti relativi all'abbagliamento ed al basso grado d'uniformità, si possono scegliere apparecchi luminosi con un angolo di schermatura appropriata e con una curva fotometrica a fascio largo o batwing, così da distribuire in modo uniforme e su una vasta area il flusso luminoso.
Illuminazione indiretta è tale quando il flusso luminoso emesso dagli apparecchi è direzionato almeno per il 90% verso l'alto, in tal modo l'area in cui si svolge l'attività lavorativa risulta essere illuminata per effetto della riflessione della luce dalle pareti e dal soffitto. Questo tipo d'illuminazione permette di raggiungere un elevato grado di comfort, l'ambiente risulta privo di ombre, non vi sono abbagliamenti e si ottiene una buona uniformità.
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Figura 1 - Illuminazione di tipo diretta, indiretta, mista, semi-diretta e semi-indiretta
Figura 2 - Illuminazione di tipo diretta
Figura 3 - Illuminazione di tipo indiretta
Figura 4 - Tipi di curve fotometriche
Gli svantaggi consistono nell'installazione di un numero maggiore di apparecchi luminosi rispetto a quelli occorrenti per l'illuminazione diretta a parità d'illuminamento. L'illuminazione indiretta è utilizzata nelle hall degli alberghi, nelle sale cinematografiche, nelle sale di attesa, eccetera, luoghi in cui la permanenza del pubblico deve mantenersi gradevole (vedi figura 3).
L'illuminazione mista si ottiene scegliendo apparecchi luminosi che suddividono il flusso nella seguente percentuale: 40÷50% verso l'alto ed il 50÷60% verso il basso. I vantaggi che si ottengono sono quelli elencati nell'illuminazione di tipo diretta e indiretta.
Illuminazione semi-diretta è tale quando il flusso luminoso emesso degli apparecchi è in maggior parte diretto verso il basso con le seguenti proporzioni: 10÷40% verso l'alto ed il 60÷90% verso il basso.
Illuminazione semi-indiretta suddivide il flusso luminoso in prevalenza verso il soffitto, con la seguente ripartizione: 60÷90% verso l'alto ed il 10÷40% verso il basso.
L'illuminazione secondaria è ottenuta utilizzando faretti direzionali, lampade da tavolo o gruppi di apparecchi luminosi, in modo da concentrare il flusso luminoso in determinati punti oppure per creare una distribuzione equilibrata delle ombre al fine di percepire la tridimensionalità degli spazi o degli oggetti, dato che un ambiente privo di ombre o con ombre troppo nette (zone chiare e zone scure) crea un'atmosfera monotona e provoca a lungo tempo un affaticamento visivo causato dal continuo adattarsi della pupilla alle variazioni di luminanze.
L'illuminazione secondaria si suddivide in illuminazione direzionale e localizzata. La prima è tale quando il flusso luminoso proviene tutto dalla stessa direzione con lo scopo di porre in risalto gli oggetti o determinate zone oppure per creare in modo intenzionale zone d'ombra. L'illuminazione localizzata è impiegata per illuminare degli oggetti specifici, spazi circoscritti o per svolgere compiti visivi particolari. L'illuminazione di tipo secondaria generalmente deve essere integrata e miscelata con l'illuminazione di tipo generale.
Classificazione degli apparecchi luminosi
Ogni apparecchio luminoso è caratterizzato da una curva fotometrica che dipende dalle caratteristiche costruttive dell'apparecchio. Le curve fotometriche sono fornite dal costruttore degli apparecchi luminosi, e da queste si deduce come si ripartisce il flusso luminoso nello spazio, e sono riferite al piano trasversale (0°-180°) e longitudinale (90°-270°) dell'apparecchio. In base all'ottica degli apparecchi luminosi si ottengono curve fotometriche a fascio: largo, medio, stretto e di tipo batwing (vedi figura 4). Gli apparecchi luminosi oltre a dirigere il flusso, devono proteggere le lampade dai danneggiamenti meccanici, dal deposito di polvere e grassi, dalla penetrazione di vapore, dalle probabili ustioni o rischi d'incendio, limitare l'abbagliamento tramite schermature, ridurre il consumo energetico utilizzando lampade ed alimentatori a basso consumo ed avere un aspetto estetico in linea con la struttura e l'arredo dell'ambiente.
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Figura 5 - Grado d'uniformità dell'illuminamento nella zona del compito visivo e nella zona immediatamente circostante
Figura 6 - Disposizione degli apparecchi luminosi
Figura 7 - Verifica del grado di abbagliamento Ugr dell'apparecchio luminoso
In base alla distribuzione del flusso gli apparecchi luminosi si distinguono in:
• riflettori, quando per dirigere il flusso luminoso sono utilizzate superfici speculari (alluminio anodizzato, lamiere smaltate o vetro metallizzato) che lo riflettono dentro un angolo che può essere molto piccolo per i proiettori e molto grande per gli apparecchi diffondenti;
• rifrattori, con questo termine sono indicati gli apparecchi luminosi costruiti in modo da sfruttare il principio di rifrazione della luce, utilizzando sistemi a prisma o lenticolare;
• diffusori, sono riferiti agli apparecchi che diffondono il flusso luminoso attraverso un vetro opaco o materiale plastico traslucido. I diffusori sono caratterizzati dall'emissione della luce in tutte le direzioni, di conseguenza si ottiene una attenuazione dell'abbagliamento ed un abbassamento del rendimento luminoso.
Tipi di lampade
Le lampade si distinguono sostanzialmente in due gruppi: ad incandescenza e a scarica nei gas o vapori (fluorescenti, a vapori di mercurio). Ogni lampada è caratterizzata dalle seguenti grandezze fotometriche ed elettriche: potenza nominale (W), tensione nominale di funzionamento (V), flusso luminoso emesso (lm), indice di resa cromatica ra, temperatura del colore tcp (K), efficienza luminosa ηl (lm/W), durata della lampada (numero di ore di funzionamento) e decadimento del flusso luminoso. Nella tabella 1 sono riportati i valori delle grandezze elettriche e fotometriche di alcuni tipi di lampade.
Criteri per il calcolo
I parametri che influiscono nella progettazione illuminotecnica sono:
• il livello e l'uniformità dell'illuminamento richiesto;
• la scelta dell'apparecchio illuminante;
• la limitazione dell'abbagliamento;
• la scelta del tipo di lampada in modo da ottenere la tonalità e la resa dei colori richiesta;
• il fattore ed il piano di manutenzione.
Per eseguire il calcolo illuminotecnico possono essere utilizzati diversi metodi, tra cui il metodo punto - punto, oppure il metodo flusso globale.
Il metodo punto - punto risulta essere molto laborioso ma più preciso del metodo flusso globale, nella tabella 2 sono riportate una serie di definizioni utilizzate per il calcolo illuminotecnico.
Il metodo del flusso globale fornisce come risultato il flusso luminoso necessario al locale per ottenere il valore medio d'illuminamento sul piano di lavoro, e tale metodo è efficace quando:
• è utilizzato per locali di forma regolare (parallelepipedi);
• gli apparecchi luminosi (centri luminosi) hanno tutti le stesse caratteristiche fotometriche;
• il fascio luminoso emesso ha una simmetria fotometrica;
• gli apparecchi sono disposti nel locale in modo d'avere la stessa interdistanza lungo l'asse trasversale e longitudinale.
Dopo aver rilevato i dati dimensionali del locale (larghezza, lunghezza ed altezza), la destinazione d'uso e le caratteristiche riflettenti delle superfici (pareti e soffitto), si deducono dalle tabelle contenute nella norma Uni En 12464-1 le seguenti grandezze: l'illuminamento medio mantenuto Em, l'indice minimo di resa cromatica Ra, il valore minimo dell'indice unificato di abbagliamento Ugrl e la temperatura del colore Tcp (vedi tabella 3).
Scarica in PDF le tabelle relative all'articolo
La formula utilizzata per il calcolo del flusso globale
Φt è uguale a: (Em*S/U*M) * (lm)
dove:
Em è l'illuminamento medio mantenuto in lux, S è la superficie del locale in m2 (la superficie S può essere riferita a tutto l'ambiente, oppure limitata solo alle aree in cui si svolge il compito visivo), U è il fattore di utilizzo ed M il coefficiente di manutenzione.
Per determinare il fattore di utilizzo U occorre aver individuato l'indice del locale k, il quale si calcola in base al tipo d'illuminazione scelta:
per l'illuminazione di tipo diretta o semi-diretta:
k=x*y/hu*(x+y)
per l'illuminazione di tipo indiretta" o "semi-indiretta:
k=3*x*Y/2*h* (x+y)
dove: x ed y sono la lunghezza e la larghezza del locale ed h è la distanza tra il soffitto ed il piano di lavoro (le distanze sono espresse in metri). A questo punto il fattore d'utilizzo U può essere desunto dalle tabelle fornite dal costruttore dell'apparecchio luminoso e dipende dalle caratteristiche costruttive dell'apparecchio, dall'indice del locale k e dal fattore di riflessione delle superfici (vedi tabella 4).
La fase successiva consiste nel calcolare il numero di lampade nl necessarie ad emettere il flusso totale Φt, e si ottiene eseguendo il rapporto:
nl= Φt/Φl
dove, Φl è il flusso emesso dall'apparecchio luminoso (Φl coincide con la somma del flusso luminoso emesso da ogni singola lampada presente nell'apparecchio luminoso). Il valore ottenuto è approssimato ad un numero intero tale da poter disporre, gli apparecchi luminosi in modo simmetrico all'interno del locale.
Per ottenere una buona ripartizione dell'uniformità dell'illuminamento si deve stabilire l'interdistanza tra i centri luminosi e l'altezza dell'apparecchio luminoso rispetto al piano di lavoro, in modo che il rapporto tra illuminamento minimo Emin e massimo Emax risulti maggiore o uguale di 0,7. Con il metodo del flusso globale non è possibile calcolare il grado d'uniformità dell'illuminamento, quindi ci si affida alle indicazioni del costruttore che generalmente fornisce il valore del rapporto tra D (distanza tra gli apparecchi) e l'altezza utile hu. In funzione del numero di apparecchi luminosi da installare ed in base al valore del rapporto D/hu, si stabiliscono il numero di file di apparecchi ed il numero di apparecchi per fila. La distanza delle file dalle pareti può essere la metà della distanza tra fila e fila oppure se vi sono postazioni di lavoro prossime alle pareti tale valore può essere diviso per tre.
La norma uni en 12464-1 per ridurre l'affaticamento visivo causato dalla differenza di luminanze tra la zona del compito e la zona adiacente, ha introdotto una zona cuscinetto denominata zona immediatamente circostante, la quale favorisce una distribuzione degli illuminamenti così da attenuare variazioni troppo elevate tra le diverse zone (vedi figura 4).
Nella tabella 6 è riportato un esempio di calcolo illuminotecnico, mentre nelle figura 6 e 7 è rappresentata la disposizione delle lampade e la valutazione dell'Ugr dell'apparecchio luminoso utilizzato tramite la quale si determina il valore minimo dell'Ugrl (tabella fornita dal costruttore dell'apparecchio luminoso).
Per mantenere nel tempo i valori dell'illuminamento medio Em, si dovrà redigere un piano specifico di manutenzione in cui saranno riportare le scadenze da rispettare per eseguire la pulizia degli apparecchi e la sostituzione delle lampade./
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