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prof.ssa Chiara Aghemo
Dipartimento Energia “Galileo Ferraris”
arch.i Rossella Taraglio, Gabriele Piccablotto
Laboratorio di Analisi e Modellazione dei Sistemi
Ambientali
(LAMSA) – Dipartimento Architettura e Design
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2
ARCHITETTURAFormaComposizioneCaratteristiche dello spazio e superficiNormativa
ESIGENZE DELL’INDIVIDUOPrestazione visiva
Comfort visivoRapporti sociali
SicurezzaStato d’animo e salute
Giudizio estetico
ECONOMIA ED AMBIENTE
InstallazioneManutenzione
FunzionamentoEnergia
Ambiente
QUALITÀ DELLA LUCE
Efficienza energetica e qualità dell’illuminazione
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3
LUCE
naturale ed artificiale
AMBIENTE
caratteristiche dello spazio
e delle superfici
SOGGETTO
attitudini, preferenze,
aspetti psicologici
Interazione di:
4000 K
6000 K
3000 K
Ambiente luminoso
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4
UFFICIO:• prestazione visiva per studio e lavoro• gradevolezza dell’ambiente• sicurezza
CORRIDOIO AULE:• transito• sicurezza• aggregazione e studio• facilità di orientamento• restituzione immagine dell’Ateneo
PASSAGGIO TECNICO:• transito pedonale/veicolare• sicurezza• trasporto materiali/attrezzature• manutenzione impianti
Esigenze per l’illuminazione
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5
Aspetti quantitativi della luce
• livello di illuminamento
• uniformità di illuminamento
• distribuzione delle luminanze
• controllo dell’abbagliamento
Aspetti qualitativi della luce
• qualità cromatica e differenziazione
cromatica in funzione delle
destinazioni d’uso
• integrazione luce naturale - artificiale
Requisiti illuminotecnici
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6
• UNI EN 12464 - 1 (2011) - Luce e illuminazione.
Illuminazione dei posti di lavoro - Parte 1: Posti di lavoro in interni
• UNI EN 1838 (2013) - Illuminazione di emergenza
Em: illuminamento medio mantenuto [lx]
UGRL: Unified Glare Rating limit [-]
UO: uniformità di illuminamento [-]
Ra: indice di resa cromatica [-]
Tipo di interno, compito e attività
Em
[lx]UGRL
[-]UO
[-]Ra [-]
Aule 300 19 0,6 80
Uffici 500 19 0,6 80
Atrii, ingressi 200 22 0,4 80
Corridoi 100 25 0,4 80
Passaggi tecnici interrati 50 - 0,4 20
REQUISITI ILLUMINOTECNICI PER AMBIENTI INTERNI, COMPITI E ATTIVITÀ
Edilizia scolastica
Quadro normativo di riferimento
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7
Tipologia
di sorgente luminosa
Flusso
luminoso
[lm]
Efficienza
luminosa
[lm/W]
Temperatura
di colore
[K]
Indice di
resa
cromatica
Potenza
[W]
Vita media
[h]
Ciclo di
alogeni
60-50000 <25 2800-3200 100 5-2000 2000-5000
Fluorescenti
lineari
200-6100 <105 2700-7000 80-90 4-80 14000-63000
Fluorescenti
compatte
200 -2400 <75 2500-6500 80 -90 5 -35 6000-15000
Ioduri
metallici
5700-220000 <105 3000-5600 65-90 35-2000 3000-12000
Ioduri metallici(bruciatore ceramico)
3300-14200 <95 3000-4200 95 20-250 6000-12000
Vapori
di sodio (alta pressione)
1300-130000 <150 2000-2200 25-80 70-1000 10000-32000
LED tipo COB(Chip on Board)
100-10000 <130 2700-7000 85-95 1-80 50000
Vita media: ore dopo le quali il 50% di un lotto di lampade cessa di funzionare
Vita utile: ore dopo le quali il flusso luminoso residuo raggiunge il 70% del flusso luminoso nominale iniziale
Caratteristiche delle sorgenti luminose
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8
Apparecchi di illuminazione per fluorescenti lineari
senza ottica con diffusore con schermo a lamelle
Tipologie di apparecchi
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9
Sistemi di controllo e gestione
quale strumento per la realizzazione di un sistema di illuminazione
multifunzionale
Il sistema di controllo risponde a molteplici esigenze:
• risparmio energetico, connesso alla modalità di utilizzo degli ambienti e alla disponibilità di luce naturale
• comfort visivo, connesso alle esigenze dell’utente
• comfort termico, connesso alla riduzione dei carichi endogeni del sistema di illuminazione e ai carichi solari
• flessibilità degli spazi e degli impianti, connesso alla possibilità di riconfigurare un’installazione senza intervenire fisicamente sul cablaggio degli apparecchi
• valorizzazione degli spazi, connesso alla regolazione del flusso luminoso, del colore e della temperatura di colore della luce
• manutenibilità, connessa al controllo generale dello stato del sistema e dei suoi componenti riducendo i tempi di intervento
Sistemi di controllo e gestione
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10
Ci sono principalmente due modi per ridurre il consumo di energia da parte del
sistema di illuminazione tramite il sistema di controllo:
• Switching: lo spegnimento completo delle sorgenti luminose in ambientequando non sono necessarie (riduzione delle ore di funzionamento);
• Dimming: la riduzione della potenza di illuminazione al minimo necessario, per tenere conto dell’apporto di luce naturale e di condizioni d’uso particolari.
Sistemi di regolazione e controllo (1)
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11
‘PRESENCE CONTROL’
Installare:
• un sensore di presenza per ogni
ambiente per determinare l’effettivo
stato di occupazione del locale
Controllo:
• ON automatico OFF dimming
• ON e OFF automatico
• ON manuale OFF dimming
• ON manuale OFF automatico
Copertura di sensori di presenza ad ultrasuoni e IR
Sistemi di regolazione e controllo (2)
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12
‘FLUX CONTROL’
Installare:
• un sensore di illuminamento per
edificio/zona (flux control centralizzato)
• un sensore di illuminamento per
ogni locale (flux control decentralizzato)
Controllo:
• controllo elettronico del flusso
luminoso emesso (dimming)
• ON/ OFF di singole lampade e/o
gruppi (switching)
Dimmerazione diversificata
per 3 file di apparecchi
in 2 condizioni differenti
(mattina e crepuscolo)
crepuscolo
mattina
Sistemi di regolazione e controllo (3)
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13
Sorgente luminosa: fluorescente lineare
Configurazione fila di apparecchi:• n. 1 plafoniera _ 1x58 W (tipologia 1)
• n. 2 plafoniere _ 1x36 W (tipologia 2)
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso: 3965 lm (58 W); 2633 lm (36W)
TCC = 4000 K
Ra > 80Sistema di controllo:• parzializzazione notturna (40% acceso)
Plafoniera 1x36WTipo 2
Plafoniera 1x58WTipo 1
Plafoniera 1x36WTipo 2
Corridoio piano terra ante operam
CORRIDOIO PIANO TERRA
ante operam
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14
CORRIDOIO PIANO TERRA
post operam _ lotto 1.A.1
Sorgente luminosa: LED
Configurazione fila di apparecchi :• n. 1 modulo _ 27 W (tipologia 1)
• n. 2 moduli _ 22 W (tipologia 2)
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso: 3090 lm (27 W); 2320 lm (22 W)
TCC = 4000 K
Ra > 80
Sistema di controllo:• dimming con sensore di luce diurna; switching in
periodo notturno/festivo con sensore di presenza
Modulo LEDTipologia 2
Modulo LEDTipologia 1
Modulo LEDTipologia 2
Corridoio piano terra post operam _ lotto 1.A.1
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15
CORRIDOIO PIANO TERRA
post operam _ lotto 1.A.2
Sorgente luminosa: LED
Configurazione fila di apparecchi :• n. 1 modulo _ 20 W (tipologia 1)*
• n. 2 moduli _ 12 W (tipologia 2)*
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso: 2295 lm (20W); 1800 lm (12W)*
TCC = 4000 K
Ra > 80
Modulo LEDTipologia 2
Modulo LEDTipologia 1
Modulo LEDTipologia 2
Sistema di controllo:• dimming con sensore di luce diurna; switching in
periodo notturno/festivo con sensore di presenza
(*) ottenuti da dimmerazione del 45% rispetto ai dati nominali: 5100 lm (47 W); 4000 lm (36 W)
Corridoio piano terra post operam _ lotto 1.A.2
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16
Confronto requisiti – rilievi fotometrici in campo
UNI EN 12464-1
ante operamlotto 1.A.1
ante operamlotto 1.A.2
post operamlotto 1.A.1
post operamlotto 1.A.2
Em [lx] 100 ÷ 200 157 168 217* 197*
Emin [lx] - 128 129 152* 160*
Uo 0,4 0,8 0,8 0,7 0,8
Altezza di misura h = 0,10 m
(*) applicato Fattore di Manutenzione pari a 0,8
Corridoio piano terra
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17
Misura dell’illuminamento
Valori di illuminamento [lx] su griglia di misura lotto 1.A.1
luxmetro
DeltaOhm HD 2302
Corridoio piano terra
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18
Technoteam mod. LMK 98
Acquisizione dei valori di luminanza con tecnica
High Dynamic Range (HDR)
Mappatura di luminanza del campo visivo
CCD - CMOS
Misura della luminanza
Corridoio piano terra
Technoteam mod. LMK Mobile
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19
ante operam post operam_lotto 1.A.1 post operam_lotto 1.A.2
L [cd/m2]
Misura della luminanza
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20
Re
lative
Sp
ectr
alD
istr
ibu
tio
n
Wavelength [nm]
UNI EN 12464-1
(corridoi)
ante operam post operamlotto 1.A.1
post operamlotto 1.A.2
CCT [K] - 3666 3946 3905
Ra > 80 80 85 83
spettrofotometro
Minolta CL-500
Misura dell’emissione spettrale delle sorgenti
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21
ante operam post operam_lotto 1.A.1 post operam_lotto 1.A.2
Tipologia Lampada: fluorescente lineareE medio [lx]: 147 Uniformità E min/E med : 0,9
Tipologia Lampada: LEDE medio [lx]: 193Uniformità E min/ E med: 0,9
Tipologia Lampada: LEDE medio [lx]: 200Uniformità E min/ E med: 0,8
E [lx]
Simulazioni con software di calcolo illuminotecnico
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22
ante operam
Sorgente luminosa: fluorescente lineare
Apparecchi: n. 2 _ 2x58 W (tipologia 3)
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso apparecchio: 6632 lm (2x58 W)
TCC = 4000 K
Ra = 85
Sistema di controllo:
• accensione on/off
Uffici piano secondo ante operam
UFFICI PIANO SECONDO
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23
UFFICI PIANO SECONDO
post operam _ lotto 1.B.1
Sorgente luminosa: LED
Apparecchi: n. 2 _ 47 W (tipologia 3)
montaggio a plafone
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso apparecchio: 5100 lm
TCC = 4000 K
Ra > 80 Sistema di controllo:• dimming con sensore di luce diurna
Uffici piano secondo post operam _ lotto 1.B.1
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24
UFFICI PIANO SECONDO
post operam _ lotto 1.B.2
Sorgente luminosa: LED
Apparecchi: n. 2 _ 53 W (tipologia 3)
montaggio a sospensione
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso apparecchio: 4756 lm
TCC = 4000 K
Ra > 80 Sistema di controllo:• dimming con sensore di luce diurna
Uffici piano secondo post operam _ lotto 1.B.2
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25
Confronto requisiti – rilievi fotometrici in campo e
simulazioni
UNI EN 12464-1
ante operamlotto 1.B.1
ante operamlotto 1.B.2
post operamlotto 1.B.1
(simulazione)
post operamlotto 1.B.2
(simulazione)
Em [lx] 500 489 n.d. 521 580
Emin [lx] - 392 n.d. 291 381
Uo 0,6 0,6 n.d. 0,6 0,7
Altezza di misura h = 0,85 m
Uffici piano secondo
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26
ante operam post operam_lotto 1.B.1 post operam_lotto 1.B.2
Tipologia Lampada: fluorescente lineareE medio [lx]: 489Uniformità: 0,58
Tipologia Lampada: LEDE medio [lx]: 521Uniformità: 0,56
Tipologia Lampada: LEDE medio [lx]: 580Uniformità: 0,66
E [lx]
Simulazioni con software di calcolo illuminotecnico
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27
PASSAGGIO TECNICO PIANO SEMINTERRATO
ante operam
Sorgente luminosa: fluorescente lineare
Apparecchi: n. 7 _ 2x58 W (tipologia 4)
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso apparecchio: 7355 lm (2x58 W)
TCC = 4000 K
Ra > 80
Sistema di controllo:
• parzializzazione notturna (50% acceso)
Passaggio tecnico piano seminterrato ante operam
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28
PASSAGGIO TECNICO PIANO SEMINTERRATO
post operam _ lotto 1.C.1
Sorgente luminosa: LED
Apparecchi: n. 7 _ 59 W (tipologia 4)
Caratteristiche tecniche:Flusso luminoso apparecchio: 7500 lm
TCC = 4000 K
Ra > 80
Sistema di controllo:• dimming 30% sempre acceso + sensore presenza
Passaggio tecnico piano seminterrato post operam
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29
Confronto requisiti – rilievi fotometrici in campo
UNI EN 12464-1
ante operamlotto 1.C.1
post operamlotto 1.C.1
Em [lx] 50 73 103*
Emin [lx] - 18 23*
Uo 0,4 0,2 0,2
Altezza di misura h = 0,10 m
(*) applicato Fattore di Manutenzione pari a 0,8
Passaggio tecnico piano seminterrato
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ante operam post operam_lotto 1.C.1
Tipologia Lampada: fluorescente lineareE medio [lx]: 73Uniformità: 0,48
Tipologia Lampada: LEDE medio [lx]: 107Uniformità: 0,45
E [lx]
Simulazioni con software di calcolo illuminotecnico
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EFFICIENZA ENERGETICA
EFFICIENZA LUMINOSA
COMFORT VISIVO
Conclusioni
M’illumino meglio… con meno!
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prof.ssa Chiara AghemoDipartimento Energia “Galileo Ferraris”
arch.i Rossella Taraglio, Gabriele PiccablottoLaboratorio di Analisi e Modellazione dei Sistemi Ambientali
(LAMSA) – Dipartimento Architettura e Design
In collaborazione con Niccolò Parisi - tesi di laurea magistrale in
Architettura per il Progetto Sostenibile.
Titolo della tesi: “M’illumino con meno. Un progetto pilota del
Politecnico di Torino: analisi e valutazioni” – dicembre 2017