Il controllo di luce e radiazione nell’Europa mediterranea

Ricercatori italiani e spagnoli, da 20 anni, studiano attentamente il controllo di luce e radiazione delle superfici trasparenti in ambito mediterraneo.

Alessandro RogoraEsistono parole tipiche di alcune culture che in altre nemmeno si ritrovano; il termine penombra ne è un buon esempio. Certo, ne esiste la traduzione, ma per uno scandinavo il termine penombra è quasi privo di senso. Non esiste infatti a quelle latitudini il problema dell'aggressione del sole che, al contrario, è sempre benvenuto. Non è così nell'area mediterranea, dove il controllo della radiazione solare è stato uno degli elementi che hanno contribuito a definire l'architettura del passato. Memorabile a questo proposito è l'articolo di Rafael Serra e Helena Coch che titolava "Sole e ombra: la luce è oscura" e riportava l'esperienza delle case mediterranee in cui i sistemi di controllo diventavano la chiave per la vivibilità e la visibilità. In questo contesto si capisce perché il Fattore Medio di Luce Diurna (FLDm), così come indicato nella normativa italiana, non risulti sempre utile per valutare le condizioni di illuminazione in una stanza e spesso porti a esagerare il contributo luminoso e solare in uno spazio confinato. Non ci sarebbe niente di male, se non fosse che alle nostre latitudini troppa radiazione risulta critica per la percezione e negativa dal punto di vista energetico. In questi ultimi 20 anni diversi gruppi di ricerca in Italia e Spagna hanno cercato di valutare con maggiore attenzione il contributo luminoso proveniente dalle superfici trasparenti prendendo in considerazione sia l'orientamento (per cui la volta celeste è generalmente più luminosa verso sud che verso nord) che la presenza della radiazione solare diretta, che alle nostre latitudini si presenta spesso e non raramente portando un contributo energetico e luminoso specifico e non trascurabile.

Le curve LT (Lighting and Thermal) messe a punto dal prof. Nick Baker descrivono la variazione del consumo energetico (luce artificiale, riscaldamento e condizionamento) in un edificio al variare della dimensione delle aperture in uno specifico orientamento. Dalle curve si deduce che in una superficie orizzontale è opportuno aprire piccole aperture per non incrementare troppo i consumi. Il funzionamento diversificato in estate e inverno, tipico di alcuni condotti solari, permette di migliorare molto l'efficienza di questi componenti

Le curve LT (Lighting and Thermal) messe a punto dal prof. Nick Baker descrivono la variazione del consumo energetico (luce artificiale, riscaldamento e condizionamento) in un edificio al variare della dimensione delle aperture in uno specifico orientamento. Dalle curve si deduce che in una superficie orizzontale è opportuno aprire piccole aperture per non incrementare troppo i consumi. Il funzionamento diversificato in estate e inverno, tipico di alcuni condotti solari, permette di migliorare molto l'efficienza di questi componenti

Già all'inizio degli anni 90 alcuni ricercatori avevano cercato di introdurre quest'idea definendo le curve LT (Lighting and Thermal) che riportavano il variare dei consumi energetici complessivi al variare delle superfici finestrate nei diversi orientamenti. Queste curve erano differenti per le diverse zone d'Europa e indicavano come fosse opportuno ampliare le aperture in alcune direzioni piuttosto che in altre. D'altra parte la normativa che definisce il Fattore di Luce Diurna medio (FLDm) ha quasi 50 anni e cercava di dare indicazioni minime e semplici in un ambito complesso come quello dell'illuminazione naturale, con il risultato di aver definito un'equazione super semplificata che potesse però essere facilmente utilizzata e verificata. Possiamo dire senza paura di essere smentiti che in questo mezzo secolo il mondo si è profondamente trasformato, sono disponibili tecnologie, componenti e potenti strumenti di calcolo che negli anni 60 non erano nemmeno immaginabili e che è possibile - e doveroso - riflettere su quello che era l'obiettivo primario della norma. Alessandro RogoraOttenere una corretta illuminazione degli ambienti è quindi di gran lunga più importante che procedere a un'applicazione brutale e acritica di uno strumento vecchio di tanti decenni. Se l'obiettivo è quello di garantire una corretta illuminazione dobbiamo ricordare che l'applicazione della normativa era riferita a stanze "cubiche" (o poco difformi da un cubo), non considerava la radiazione diretta e utilizzava per il calcolo un modello di cielo teorico molto diverso e molto semplificato, diverso da ogni condizione reale (e anche dai più semplici modelli utilizzati nei software di illuminotecnica). La norma, poi, non è assolutamente applicabile per tutte le soluzioni tecniche che utilizzano ottiche di captazione complesse, riflettori, diffusori, condotti altamente riflettenti, lenti e sistemi di controllo o tracciamento. Per tutte queste tipologie di sistemi è quindi necessario immaginare modalità di calcolo diverse, che utilizzino dati reali (disponibili in letteratura e nelle norme UNI) e sistemi di calcolo più sofisticati, efficienti e liberamente disponibili. Con questo obiettivo per alcuni componenti - in particolare per i condotti di luce naturale - sono stati realizzati dei semplici fogli di calcolo che utilizzano i dati della norma UNI 10349 (Dati climatici) per generare un profilo di illuminazione atteso all'interno degli ambienti definito da valori statistici. In questo caso specifico vengono utilizzati dati di irraggiamento misurati al suolo e ora per ora viene verificata la reale quantità di luce trasferita da un condotto tubolare all'interno dell'ambiente da esso servito.

Questo tipo di valutazione non sarebbe stata possibile senza l'ausilio dei computer, ma attualmente può essere realizzata con facilità e permette di ottenere valori del Fattore di Luce Diurna (che abbiamo chiamato FLD Dinamico) che tengano conto della radiazione diretta (considerando la quota statisticamente rilevata al suolo) e il diverso rendimento dei componenti al variare dell'incidenza solare e quindi dell'ora e della stagione. Questo approccio produce risultati molto più veritieri di quelli ottenuti calcolando il Fattore Medio di Luce Diurna e permette di studiare soluzioni che favoriscano l'accesso della luce e della radiazione in inverno riducendolo contemporaneamente nel periodo estivo tramite il beneficio della captazione selettiva. È certamente possibile che in un giorno invernale particolarmente scuro e piovoso le condizioni di illuminazione nella stanza siano inferiori a quelle medie attese, ma questo accadrebbe parimenti eseguendo il calcolo canonico da normativa. In compenso si ridurranno i problemi di abbagliamento e sovra-riscaldamento che normalmente ci portano a schermare le finestre nei giorni soleggiati e, paradosso, ad accendere la luce artificiale per riequilibrare le condizioni interne. Il problema del diverso controllo estivo e invernale della radiazione solare e dell'illuminazione degli ambienti è ancora più importante nel caso di edifici industriali per i quali il consumo energetico per riscaldamento e illuminazione può essere particolarmente elevato. In realtà negli edifici industriali non è sempre previsto un sistema di condizionamento degli ambienti produttivi; in questi casi il controllo dei carichi termici eccessivi diviene fondamentale e l'uso di sistemi di illuminazione che tendano ad autoregolare il contributo energetico all'aumentare dell'altezza del sole può essere di fondamentale importanza. Con le conoscenze e le soluzioni tecniche attualmente disponibili possiamo dire che piccole aperture opportunamente progettate per trasportare luce negli ambienti, ma dotate di sistemi ottici di autoregolazione sono nella maggior parte dei casi preferibili soprattutto alle nostre latitudini a grandi aperture trasparenti. Questo sia per quanto riguarda l'illuminazione che il comfort interno e i consumi energetici.

Per quanto riguarda il nodo normativo esiste ormai un'ampia casistica che dimostra come sia possibile chiedere una deroga alla normativa dimostrando come questa non sia in grado di considerare e valorizzare i sistemi a elevata tecnologia ottica (Solatube) attualmente in commercio. Il confronto preventivo "dati alla mano" con i tecnici preposti ai controlli ha mostrato una generale apertura dei tecnici ad accogliere le nuove soluzioni se supportate da valutazioni adeguate, corrette e motivate. Per la valutazione del Fattore Dinamico di Luce Diurna in collaborazione con il Politecnico di Milano è stato realizzato il foglio di Calcolo STELP, che permette di calcolare virtualmente ogni configurazione dei condotti tubolari prodotti dalla ditta Solatube e il relativo contributo di illuminazione. Allo stato attuale non esiste dunque motivo alcuno per limitarsi all'applicazione acritica dei dettami di legge dimenticando che l'obiettivo ultimo delle norme era proprio il raggiungimento del comfort e del benessere visivo degli utenti e, parimenti, del contenimento dei consumi di energia.

Riferimenti Bibliografici
- Agemo C., Azzolino C., Illuminazione naturale: metodi ed esempi di calcolo, Celid, Torino, 1993
- Rogora A., Luce naturale e progetto, Maggioli editore, Rimini, 1997
- Rogora A., Locatelli A., L'illuminazione canalizzata in architettura, Esselibri editore, Napoli, 2008
- Serra R., Coch H., Sole e ombra, la luce è oscura, in Ambiente Costruito 4/97 pag 51-54, Maggioli editore, Rimini, dicembre 1997
- Circolare Ministeriale Ministero dei Lavori Pubblici n. 3151 del 22 maggio 1963

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