Corelighting: illuminazione naturale di ambienti ciechi

L’uso dell’illuminazione naturale costituisce un esempio eloquente dell’importanza dell’integrazione tra i vari sistemi e strategie nella “architettura solare”. Questo tipo di illuminazione diventa, infatti, spesso un fattore determinante nella caratterizzazione dell’architettura e in modo particolare negli edifici non abitativi, dove l’uso degli spazi è prevalentemente diurno.

Le caratteristiche principali che rendono preferibile la luce naturale a quella artificiale sono il suo rendimento nella percezione del colore e le variazioni nel tempo di colore, contrasto e luminanza (brillanza luminosa) di ogni superficie, caratteristiche che non possono essere simulate da nessun tipo di sorgente artificiale. Inoltre il flusso solare incidente, per esempio in un metro quadrato di finestra, è dell’ordine di alcune decine di migliaia di lumen, quanto basterebbe, se opportunamente distribuito, a illuminare varie decine di metri quadrati di superficie di lavoro. Le caratteristiche cromatiche di una sorgente luminosa inoltre possono avere un impatto profondo sull’umore degli occupanti, e il carattere degli spazi può essere fortemente alterato dalle stesse, con effetti, che dovrebbero essere presi in considerazione nella progettazione di qualsiasi ambiente. Sono questi i motivi per cui gli studi si sono concentrati allo scopo di ottimizzare i sistemi di illuminazione naturale negli edifici. Esistono diverse tipologie d’illuminazione di un ambiente e per ciascuna di queste sono nati standard e linee guida accettati e utilizzati nei singoli vari Paesi.

L’uso della luce naturale per gli interni degli edifici, rivalutato e approfondito, è una branca dell’illuminotecnica denominata “Daylighting”. L’analisi che permette un’ottimale progettazione del Daylighting, parte dallo studio del percorso del Sole, durante il giorno e nelle varie stagioni dell’anno. La luce solare diretta e quella diffusa hanno caratteristiche e percorsi diversi, per questo devono essere valutate entrambe accuratamente durante la progettazione dell’illuminazione naturale dei locali abitativi.
Una prima classificazione dei sistemi per l’illuminazione naturale si effettua secondo il posizionamento dei punti luce:

Toplighting per cui la luce penetra attraverso il soffitto: si possono utilizzare, per condurre luce nell’edificio attraverso il tetto, lucernari, cupolini o shed, e si basano sul principio che la luce incidente su una superficie orizzontale è tre volte superiore a quella incidente su una superficie verticale.

Sidelighting, che vede la luce entrare attraverso le pareti laterali: il mezzo più semplice e logico è quello delle vetrature verticali. Poiché l’illuminazione naturale è direttamente proporzionale alla porzione di volta celeste visibile, è di basilare importanza l’ampiezza delle superfici vetrate.

Corelighting, che vede la luce portata all’interno dell’edificio attraverso veri e propri condotti, oppure ricorrendo ad atri e cortili: questa categoria si compone di un insieme di tecnologie, che permettono di trasportare la luce naturale del Sole fin dentro il cuore dell’edificio, dove non esistono aperture verso l’esterno. Si possono usare, per esempio tubi di luce, che consistono in tubi verticali od orizzontali, con pareti interne ad alta riflettenza (coeff. di riflessione R>0.90); oppure condotti di luce, dove la luce stessa viene raccolta da “eliostati”, cioè specchi controllati da una cellula fotosensibile, un motore e un piccolo computer per l’inseguimento giornaliero del Sole, o concentrata per mezzo di specchi o lenti, per essere poi convogliata nell’edificio attraverso condotti rivestiti con materiali molto riflettenti.

Per trasportare la radiazione solare è possibile sfruttare le riflessioni multiple dei raggi solari incidenti; per realizzare questo sono necessari tre elementi:
• una testa di captazione, che può essere costituita da alcuni specchi plastici diversamente inclinati per le diverse latitudini e posizioni del Sole nei due solstizi; la parte trasparente della testa è poi orientata verso Sud per la captazione diretta dei raggi solari;
• un canale, rivestito al suo interno da superfici specchianti; la sezione dei condotti è preferibilmente circolare, per ottimizzarne il funzionamento ottico, e il diametro, a seconda dell’area che si vuole illuminare, indicativamente varia dai 20 cm utilizzati in genere per piccoli ambienti domestici (di circa 5-6 metri quadrati), come bagni e corridoi, ai 60 cm utilizzati in genere per l’illuminazione di uffici, aule, spazi commerciali;
• una bocca di emissione, che deve garantire un’adeguata distribuzione.

Il dimensionamento del sistema viene valutato per le condizioni più critiche dove sono richieste le maggiori necessità come nel periodo invernale, mentre deve essere presa in considerazione appropriata ombreggiatura della testa nel periodo più caldo estivo. Numerosi sono ormai i “solar tube” in commercio pronti per una facile installazione, ma possono essere progettati ad hoc. Possono essere integrati negli involucri edilizi, senza comportare stravolgimenti sostanziali o irreversibili.
Altri importanti sistemi sono le fibre ottiche, che, a partire da una serie di lenti di Fresnel che filtrano la luce catturata da un eliostato e che sono capaci di eliminare le radiazioni infrarosse e ultraviolette, riescono a trasmettere esclusivamente la luce nella banda del visibile all’interno degli ambienti.
Un’ultima interessante applicazione si può ottenere con pellicole microprismatiche (PMMA) e pellicole olografiche, che servono a diffondere la luce naturale diretta convertendola in luminosità diffusa. Ciò è possibile attraverso superfici prismatiche, come pannelli in vetro, policarbonato, materiale acrilico o poliestere, che hanno la funzione di dirigere i raggi solari incidenti dove servono maggiormente, o attraverso pellicole olografiche, cioè film sottilissimi applicabili ai vetri delle finestre, che guidano l’irraggiamento solare verso il soffitto, dal quale viene poi distribuito in modo uniforme nei punti dedicati senza il fastidioso effetto di abbagliamento.
Oggi si dispone di strumenti di analisi e simulazione particolarmente efficaci nel prevedere fin dalla fase di progettazione il comportamento luminoso dell’edificio, questo è, però, possibile in maniera efficiente solo se la struttura è di grandi dimensioni e dove è presumibile un’illuminazione diurna ottenibile per circa il 75% per mezzo di luce naturale.
É importante, infine, sottolineare come a una maggiore illuminazione naturale corrisponde conseguentemente una riduzione della luce artificiale e pertanto del condizionamento necessario a smaltire il calore immesso dalle lampade.

Articolo di Massimiliano Bertoni e Andrea Cantini

Per approfondimenti
www.illuminazionenaturale.it
www.solarspot.it
www.casa-luce.it
www.sitsistemi.com

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