Luce naturale Climate Based Daylight Modeling (CBDM) - Lezioni di illuminotecnica Fabio Peron - Iuav
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
24/04/2018
Lezioni di illuminotecnica
.
Luce naturale
Climate‐Based Daylight Modeling (CBDM)
Fabio Peron
Università IUAV - Venezia
18
1
24/04/2018
CONOSCENZE E STRUMENTI
ILLUMINAMENTO
APPROCCIO STATICO APPROCCIO DINAMICO
METRICHE: METRICHE:
Daylight Factor (DF) Daylight Autonomy a 300 o 500 lux (DA300lux e DA500lux)
Useful Daylight Illuminance 100-2000 lux (UDI 100-2000 lux)
Spatial Daylight Autonomy (sDA 300 50% e sDA 500 50%)
MODELLO DI CIELO: MODELLO DI CIELO:
per l’approccio statico si utilizza il cielo coperto Overcast CIE sky Nell’approccio dinamico si utilizza un cielo basato sul clima. Viene
che prevede un rapporto della luminanza allo zenit e all’orizzonte collegato, infatti, un file climatico in formato .epw dal quale vengo-
pari a 3:1. no estratti i dati relativi alle condizioni di cielo reali per tutto l’arco
dell’anno. Nel caso delle città italiane, i dati metereologici provengo-
no dall’archivio “Gianni de Giorgio”.
VANTAGGI: VANTAGGI:
Il vantaggio del Daylight Factor è la sua semplicità di calcolo che Le metriche ricavate con l’approccio dinamico descrivono in modo
permette di ricavare questa metrica, sia manualmente che attraverso più realistico le condizioni dell’edificio o dell’ambiente studiato.
l’utilizzo di software, in tempi molto brevi.
SVANTAGGI: SVANTAGGI:
La semplicità è allo stesso tempo uno svantaggio perchè questo ap- L’applicazione del metodo dinamico obbliga il progettista a utilizzare
proccio non consente di avere una conoscenza delle reali condizioni strumenti appositi e aumenta notevolmente i tempi di calcolo.
dell’edificio. Non tiene infatti conto della posizione geografica, dell’o-
rientamento, delle condizioni climatiche della zona e dell’apporto di-
retto del sole. Non dà quindi nessuna indicazione sulla presenza di
abbagliamento.
Illuminazione diffusa orizzontale giornaliera ‐ klux, e frequenza di cielo soleggiato durante tutto l'anno.
20
2
24/04/2018
CONOSCENZE E STRUMENTI
ILLUMINAMENTO
METRICHE DINAMICHE
Climate based Sky
Daylight Autonomy DA
Il Daylight Autonomy fornisce la misura della frequenza
. epw con cui un livello minimo prestabilito, solitamente 300
lux o 500 lux di illuminamento, può essere mantenuto
sul piano di lavoro grazie al solo ausilio di luce naturale.
Posizione geografica
Useful Daylight Illuminance UDI
Si basa sulla misura della frequenza con cui, in un
METODO anno, si ottengono valori che si attestano all’interno di
DINAMICO un determinato intervallo considerato utile ovvero tra
Orientamento
i 100 e 2000 lux. Al di sotto dei 100 lux la luce naturale
non consente una visione sufficiente mentre al di sopra
dei 2000 lux, la luce naturale puà provocare discomfort
visivo.
Dati annuali
spatial Daylight Autonomy sDA
Descrive la percentuale di spazio all’interno di un am-
biente o di un edificio che è illuminato in modo adegua-
to. Indica che una certa soglia di illuminamento (300
o 500 lux) deve essere raggiunta per almeno il 50% del-
le ore occupate per poter considerare adeguatamente
illuminato dal sole uno spazio.
22
3
24/04/2018
CONOSCENZE E STRUMENTI
ILLUMINAMENTO
DAYLIGHT AUTONOMY
METRICHE DINAMICHE
Il Daylight Autonomy (DA) è stata originariamente 500 lux
proposta dall’Association Suisse des Electriciens nel
1989 ed è stata migliorata da Christoph Reinhart tra il
300 lux
2001 e il 2004.
Il Daylight Autonomy fornisce la misura della frequen-
za con cui un livello minimo prestabilito, solita-
mente 300 lux o 500 lux di illuminamento, può essere
mantenuto sul piano di lavoro grazie al solo ausilio
di luce naturale. Questo valore si indica come per-
centuale sull’arco dell’intero anno. Il Daylight Au-
tonomy, è una metrica dinamica e quindi considera
tutte le condizioni del cielo durante tutto l’anno. Daylight
Autonomy
Il Daylight Autonomy dipende dai requisiti illumi-
notecnici, dal programma di occupazione e dalle
caratteristiche degli oscuramenti durante l’arco
dell’anno. Questa metrica non è invece influenzata
dalla potenza dell’impianto elettrico installato o dal
tipo di controllo di accensione delle luci artificiali. Di
conseguenza, un buon valore di DA è un requisito
necessario per la progettazione della luce naturale
ma non dà nessuna indicazione sulle possibilità di
risparmio energetico.
4
24/04/2018
CONOSCENZE E STRUMENTI
ILLUMINAMENTO
USEFUL DAYLIGHT ILLUMINANCE
METRICHE DINAMICHE
Lo Useful Daylight Illuminance (UDI) è una metrica
che deriva dal Daylight Autonomy. 100 lux Insufficiente
Questa metrica nasce per sopperire ad alcune caren-
ze del Daylight Autonomy:
ILLUMINAMENTO UTILE
- il DA non riesce a dare importanza a quei valori che
sono al di sotto della soglia di 300 o 500 lux, ma che 100 lux 500 lux Buono
sono comunque noti per essere apprezzati dagli oc-
cupanti e hanno anche il potenziale per sostituitìre in
tutto o in parte l’utilizzo dell’illuminazione elettrica;
- il Daylight Autonomy non tiene conto del modo in cui
i valori superano la soglia prefissata e ciò è significa-
tivo perché è noto che livelli elevati di illuminazione 500 lux 2000 lux Ottimo
sono associati al discomfort degli occupanti.
A differenza del Daylight Autonomy che si basa sul
raggiungimento di un obiettivo, lo Useful Daylight Illu-
minance si basa quindi sulla misura della frequenza 2000 lux Eccessivo
con cui, in un anno, si ottengono valori che si attesta-
no all’interno di un determinato intervallo.
5
24/04/2018
CONOSCENZE E STRUMENTI
ILLUMINAMENTO
SPATIAL DAYLIGHT AUTONOMY
METRICHE DINAMICHE
spatial
Daylight 500 lux
Autonomy
Lo Spatial Daylight Autonomy (sDA) è una metrica
che descrive la percentuale di spazio all’interno di
un ambiente o di un edificio che è illuminato in modo
300 lux
adeguato. Esamina quindi se uno spazio riceve ab-
bastanza luce naturale durante le ore di occupazio-
ne, su base annuale, utilizzando griglie di analisi sul
piano di lavoro orizzontale.
Questa metrica indica che una certa soglia di illumi-
namento deve essere raggiunta per almeno il 50%
75% 55%
delle ore occupate per poter considerare adeguata-
mente illuminato dal sole uno spazio. In un modello
vengono quindi considerate le aree del pavimento o
i punti della griglia di analisi, che raggiungono i 300
lux o i 500 lux per almeno la metà delle ore in cui
l’ambiente è occupato dagli utenti.
Un valore di sDA 300 lux 50% del 75% indica uno spazio
in cui la luce naturale è prevalente: gli occupanti
sarebbero in grado di lavorare comodamente in que-
sto ambiente senza dover ricorrere all’uso di alcuna
luce elettrica. Un valore di sDA compreso tra il 55% e
il 74% indica invece uno spazio in cui la luce diurna è
nominalmente accettata dagli occupanti.
3 punti 2 punti
LEED LEED
CONOSCENZE E STRUMENTI
ABBAGLIAMENTO
Il fenomeno dell’abbagliamento è una riduzione della capacità visiva
dell’individuo che può essere dovuta alla presenza di valori eccessivi
di luminanza nel campo visivo o di contrasti di luminanza troppo ele-
vati.
Ci sono due tipi principali di abbagliamento:
1. Abbagliamento indiretto: riflessione speculare di uno o più ogget-
Per la valutazione dell’abbagliamento verrà utilizzato l’indice DGP, o
ti che ricevono luce da sorgenti esterne o interne al campo visivo
Daylight Glare Probability, calcolato attraverso studi di laboratorio su
spazi illuminati da luce naturale.
2. Abbagliamento diretto: causato da livelli di illuminamento oriz-
zontale e verticale, luminanza delle sorgenti e loro angolo solido,
L’abbagliamento può essere calcolato in un mo-
dimensioni del locale, coefficienti di riflessione deglie elementi che
mento preciso dell’anno (glare point in time) e
compongono l’ambiente ovvero pareti, pavimento, soffitto e arredo
in questo caso verrà rappresentato attraverso
delle viste fisheye che consentono di ricreare la
condizione dell’utente.
La scala di valutazione del discomfort visivo distingue:
DGP > 0,45 Disability glare (abbagliamento debilitante): consiste in un peggiora-
Si può valutare il comfort annuale creando un
mento istantaneo delle funzioni visive. È di tipo fisiologico.
diagramma a tappeto che rappresenta la situazione di comfort o di-
scomfort ora per ora, per tutto l’anno.
0,40
24/04/2018
CONOSCENZE E STRUMENTI
ABBAGLIAMENTO
DAYLIGHT GLARE PROBABILITY
Cielo sereno,
utilizzo luce diurna
Il Daylight Glare Probability (DGP) è un indice di abba-
gliamento debilitante proposto di recente, che è stato
calcolato attraverso studi di laboratorio in spazi illumi-
nati da luce naturale, usando 72 prove in Danimarca Copenhagen Freiburg
(Copenhagen) e in Germania (Freiburg).
Le prove sono state svolte in due stanze identiche,
create con le stesse misure e gli stessi materiali. Una
facciata era completamente vetrata e provvista di di-
spositivi per oscurare a diversi livelli. Sono state svol-
te una serie di prove ponendo al loro interno delle
persone per 45 minuti. Le condizioni di oscuramento Test della durata
venivano cambiate ad intervalli di tempi regolari e le di 45 minuti
persone dovevano descrivere il loro livello di comfort e
la loro necessità o meno di avere a disposizione della
luce artificiale.
Variazione dei
Infatti, mentre gli altri indici di calcolo dell’abbaglia- sistemi oscuranti
mento sono stati calcolati sperimentalmente utilizzan-
do luce artificiale, qui si fa uso di quella naturale.
Non sono state considerate diverse condizioni di cie-
lo (coperto, intermedio e cielo soleggiato) perché non Descrizione
era parte dello scopo delle prove. Tutti i test sono sta- livello di comfort
ti svolti con un cielo soleggiato stabile in modo da
prevenire cambiamenti significativi delle condizioni di
illuminazione.
DGP
ANALISI
FASE 1
F1-I CASO BASE_ INPUT
Generalità Griglia di analisi Programma di occupazione
Località: Venezia numero nodi =170 (10X17) La stanza è adibita ad ufficio. Presenta infatti
Clima: temperato altezza da terra =0.8 m una collocazione standard degli arredi con
surrounding area=0.5 m due scrivanie affiancate alla parete finestrata
Orientamento: nord-sud
e una vicino all’ingresso. Sono previsti quindi
Geometria 3 utenti in 18.9 m2 (densità di 6,3 m2/perso-
Dimensioni: na). L’ufficio è utilizzato dal lunedì al vener-
- stanza: dì, dalle 9.00 alle 17.00 con un’ora di pausa
Larghezza = 3.5 m pranzo.
Altezza = 3.6 m
Profondità = 5.4 m
- aperture: Impianti
Larghezza = 1.4 m La stanza è fornita di sistemi di riscaldamen-
Altezza = 1.9 m to, raffrescamento e ventilazione oltre che
Davanzale = 0.8 m di un impianto di illuminazione artificiale. Gli
impianti di riscaldamento e raffrescamento
Materiali hanno un COP pari a 3. I ricambi d’aria sono
I materiali presenti all’interno della stan- fissati a 0.55 ACH. Sono, infine, presenti 3
za hanno i seguenti coefficienti di rifles- lampade disposte in modo uniforme all’inter-
sione: no della stanza con le seguenti caratteristi-
Pavimento = 0.35 che: lampada Philips, 3400 lumen, alimentata
Muro = 0.65 da 34 W.
Soffitto = 0.85
Arredo = 0.5
Vetro = 0.8 Stratigrafia parete sud
Conducibilità Resistenza Massa Calore
Viste Spessore
termica termica specifica specifico
d [m] [W/mK] R [m2K/W] m [kg/m3] Cp[J/kgK]
Finitura
1
0.010 1.000 0.010 2500 720
esterna
Lana di
0.120 0.040 3.000 50 1030
roccia
Blocchi 0.210 2.500 0.084 2000 870
Finitura
3 0.015 0.250 0.060 900 1050
2 interna
Totale 0.355 3.154
7
24/04/2018
ANALISI
FASE 1
F1-A CASO BASE_ ANALISI
1. Analisi illuminazione naturale 2. Analisi comfort visivo 3. Analisi energetica 4. Analisi del comfort ambientale
Nel caso base, vengono svolte le se- Per quanto riguarda il comfort visivo, L’analisi energetica necessita di una Per il calcolo del comfort ambientale
guente analisi riguardanti l’illuminazione viene preso in considerazione l’abba- geometria meno dettagliata rispetto a possono essere utilizzati due modelli:
naturale: gliamento nelle 3 postazioni di lavoro quella illuminotecnica. Allo stesso tem- 1. il metodo Fanger: il comfort viene
• Calcolo del Daylight Factor attra- sia in momenti precisi dell’anno che po, le pareti devono avere una strati- espresso attraverso due indici: PMV e
verso l’apposita componente del tool durante tutta la sua durata. In entrambi grafia più dettagliata che ne consenta PPD.
Honeybee. Per svolgere questa ana- i casi è necessario avere una griglia di di ricavare le capacità termiche. Per ottenere questi indici sono necessari
lisi è sufficiente avere a disposizione analisi, le posizioni delle camere (che Sono poi necessarie conoscenze sul alcuni dati:
la geometria, i materiali e la griglia coincidono con quelle degli utenti) e il tipo di zona, sui tipi di impianti, sull’oc- • la temperatura;
di analisi. Non è necessario cono- collegamento a un file climatico. cupazione della stanza, sulle sche- • umidità relativa;
scere la posizione e l’analisi utilizza dule di utilizzo dei vari sistemi, sui • temperatura media radiante;
un cielo coperto. setpoint e setback degli impianti e le • isolamento termico del vestiario;
caratteristiche degli apparecchi. • attività metabolica.
L’analisi energetica tiene in conside-
razione l’apporto della luce naturale 2. Il metodo adattivo: in questo caso ol-
dimerando quella artificiale in base alle tre ad indicare la termperatura interna,
necessità. l’umidità e la temperatura esterna, in-
• Calcolo delle metriche annuali. In dico quale norma applicare e in questo
questo caso è invece necessario caso è la UNI EN 15251.
conoscere la posizione dell’edifi-
cio attraverso il collegamento a un
file climatico. Oltre a questo, è utile
avere un profilo di occupazione
dell’ambiente.
ANALISI
FASE 1
F1-O CASO BASE_ OUTPUT
1_Analisi illuminazione naturale
METODO STATICO METODO DINAMICO
Daylight Daylight
Daylight Factor Autonomy 300 lux Autonomy 500 lux
UDI 100-2000 lux
% DFm= 4.10% %
5.00
4.44
DFmin= 1.18% 100.00
3.89 DFmax= 13.41% 88.89
77.78
3.33
66.67
2.78
55.56
2.22
44.44
1.67
33.33
1.11
22.22
0.56
11.11
0.00
0.00
UDI 100-2000 luxm= 75.22% DA 300= 74,88% DA 500= 60,94%
UDI 100-2000 luxmin= 49% DA 300min= 55% DA 500min=30%
UDI 100-2000 luxmax= 86% DA 300max= 89% DA 500max=82%
spatial Daylight spatial Daylight
Autonomy 300 lux 50% Autonomy 500 lux 50%
%
>50%
24/04/2018
33
34
9
24/04/2018
35
10Puoi anche leggere
