un esempio di analisi

La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un
esempio di analisi
Francesca Fragliasso
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
E’ possibile “progettare” la luce naturale? - Le difficoltà legate al suo
sfruttamento
La disponibilità di luce naturale in ambiente
interno varia a causa di diversi fattori
alcuni legati alla natura stessa della luce
 alternarsi del giorno e della notte
altri legati alla conformazione dello
spazio urbano e architettonico
 disposizione nello spazio e
orientamento dell’edificio
alternarsi dei ritmi stagionali
alternarsi delle condizioni
atmosferiche
orientamento, dimensione e tipologia
delle aree finestrate
presenza o meno di sistemi
schermanti o di controllo e diffusione
della luce
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Metodologie per la valutazione della disponibilità di luce naturale
Approccio tradizionale di tipo
statico
Eo
Considera un’unica condizione di
luce
EP int
E’ basato sul calcolo del Fattore di
Luce Diurna (FLD)
FLD = EP int / Eo * 100
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Metodologie per la valutazione della disponibilità di luce naturale
Approccio tradizionale di tipo
statico
Approccio innovativo* di tipo
dinamico
Considera un’unica condizione di
luce
Considera la luce nella sua
variabilità
E’ basato sul calcolo del Fattore di
Luce Diurna (FLD)
E’ basato su “Dynamic Daylight
Simulations” e “Dynamic
Daylight Performance Metrics”
* le ricerche nell’ambito delle simulazioni dinamiche di luce naturale iniziano a diffondersi verso la fine degli anni
‘90 ad opera dei gruppi di ricerca del Lawrence Berkely National Laboratory, del Fraunhofer Institute for Solar
Energy Systems (ISE), della Harvard University, e del Massachusetts Institute of Technology (MIT)
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
I DATI CLIMATICI DI PARTENZA
1 gen ore 10:00
.
.
.
3 feb ore 16:00
Recuperare i dati
relativi alle condizioni
climatiche annuali
caratteristiche del
luogo di progetto e
riferite ad intervalli di
tempo brevi, ad
esempio un’ora
.
.
.
5 mar ore 13:00
.
.
.
12 ago ore 13:00
Anni Climatici
Tipo
.
.
.
10 ott ore 9:00
.
.
.
23 dic ore 18:00
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
MODELLAZIONE GEOMETRICA E DEI PUNTI DI CALCOLO
Modellare il locale di
interesse e
identificare dei punti
notevoli per i quali è
utile conoscere i livelli
di luce naturale
disponibile
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
CALCOLO DEGLI ILLUMINAMENTI
Calcolare in ogni
punto i livelli di luce
naturale
corrispondenti ad
ogni intervallo orario
dell’anno climatico
tipo, considerando la
componente diretta,
quella diffusa e
quella riflessa
dall’ambiente
E1 = E1sun + E1sky + E1rifl
Software come
Daysim o 3ds
Max Design
.
.
.
E9 = E9sun + E9sky + E9rifl
.
.
.
E13 = E13sun + E13sky + E13rifl
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
OUTPUT
Illuminamento da luce naturale nel mese di gennaio per un unico punto
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
ELABORAZIONE DEI DATI DI OUTPUT – ANALISI IN TERMINI DI UDI (USEFUL DAYLIGHT
ILLUMINANCE)
Descrivere l’ambiente luminoso in termini di UDI vuol dire calcolare le percentuali di tempo per le quali
l’illuminamento ricade in determinati intervalli:
Illuminamento da luce naturale nel mese di gennaio per un unico punto
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
ELABORAZIONE DEI DATI DI OUTPUT – ANALISI IN TERMINI DI UDI (USEFUL DAYLIGHT
ILLUMINANCE)
Descrivere l’ambiente luminoso in termini di UDI vuol dire calcolare le percentuali di tempo per le quali
l’illuminamento ricade in determinati intervalli:
Illuminamento da luce naturale nel mese di gennaio per un unico punto
37 %
0-100 lux  la luce naturale è troppo scarsa, quindi bisogna utilizzare
quella artificiale
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
ELABORAZIONE DEI DATI DI OUTPUT – ANALISI IN TERMINI DI UDI (USEFUL DAYLIGHT
ILLUMINANCE)
Descrivere l’ambiente luminoso in termini di UDI vuol dire calcolare le percentuali di tempo per le quali
l’illuminamento ricade in determinati intervalli:
Illuminamento da luce naturale nel mese di gennaio per un unico punto
61 %
37 %
100-2000 lux  la luce naturale è sufficiente allo svolgimento del
compito visivo
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
ELABORAZIONE DEI DATI DI OUTPUT – ANALISI IN TERMINI DI UDI (USEFUL DAYLIGHT
ILLUMINANCE)
Descrivere l’ambiente luminoso in termini di UDI vuol dire calcolare le percentuali di tempo per le quali
l’illuminamento ricade in determinati intervalli:
Illuminamento da luce naturale nel mese di gennaio per un unico punto
2%
61 %
37 %
2000 lux in poi  la luce naturale è troppo intensa e può provocare
discomfort visivo o termico
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Dynamic Daylight Simulations - fasi di simulazione
ELABORAZIONE DEI DATI DI OUTPUT – ANALISI DELL’INCIDENZA DELLA COMPONENTE DIRETTA
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
15 m
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
25 m
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
locale impianti termici
deposito
uffici
sala
riunioni
PIANO INTERRATO
PIANO TERRA
sala
espositiva
PRIMO PIANO
Edificio a fabbisogno energetico quasi nullo a Soccavo
(Na), progettato dall’Arch. Sara Cattolico nell’ambito
della sua Tesi di Laurea in impianti di climatizzazione
sotto la supervisione del Prof. Palombo e del Prof. Izzo.
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
15 m
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
25 m
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
3,8 m
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
3,4 m
7,5 m
Riceve luce solo da Sud tramite una finestra e una porta
vetrata
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
3,8 m
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
3,4 m
7,5 m
Il locale ha forma stretta e allungata e le aperture sono
disposte sul lato corto
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
3,8 m
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
3,4 m
7,5 m
L’aggetto del solaio della serra limita l’accesso di luce
naturale
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
3,8 m
Un esempio pratico: gli uffici di un edificio a fabbisogno energetico
quasi nullo
3,4 m
7,5 m
La disposizione degli arredi può provocare discomfort visivo
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: la fase di calcolo
I DATI INIZIALI
GRIGLIA DI CALCOLO: 28 punti di calcolo
disposti sul piano orizzontale all’altezza del
piano di lavoro secondo una griglia di maglia
1m*1m e 4 punti di calcolo disposti in
corrispondenza dei volti degli utenti per valutare i
fenomeni di discomfort
ARCHIVIO CLIMATICO DI RIFERIMENTO: dati
IWEC riferiti alla città di Napoli
SOFTWARE DI CALCOLO: 3DS Max Design
2013
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: la fase di calcolo
IL CALCOLO DEGLI ILLUMINAMENTI
Mese di Gennaio - Punto 5
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: la fase di calcolo
ANALISI DEI DATI IN TERMINI DI UDI (USEFUL DAYLIGHT ILLUMINANCE - ILLUMINAMENTO DA
LUCE NATURALE UTILE)
E<=100 lux  la luce naturale è troppo scarsa, quindi bisogna utilizzare quella artificiale
100<E<=2000 lux  la luce naturale è sufficiente allo svolgimento del compito visivo
E>2000 lux in poi  la luce naturale è troppo intensa e può provocare discomfort visivo o termico
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: la fase di calcolo
ANALISI DELL’INCIDENZA DELLA COMPONENTE DIRETTA – PERCENTUALI ANNUE
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: la fase di calcolo
ANALISI DELL’INCIDENZA DELLA COMPONENTE DIRETTA - ORARI E MESI IN CUI VIENE
REGISTRATA
Febbraio
Ottobre
Novembre
Dicembre
Sensore
Gennaio
%
Fascia
oraria
%
Fascia
oraria
%
Fascia
oraria
%
Fascia
oraria
%
Fascia
oraria
1
33,81
10:0013:00
1,5
10:00 e
13:00
1,90
8:00
19,05
10:0013:00
28,42
10:0013:00
2
29,05
12:0015:00
8,00
14:0015:00
2,86
16:00
25,24
11:0015:00
27,89
12:0015:00
3
3,81
10:00 e
12:00
-
-
-
-
-
-
14,74
10:00 e
12:00
4
9,05
13:00 e
15:00
1,00
15:00
-
-
3,81
14:00
18,95
12:0015:00
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: la fase di calcolo
ANALISI DELL’INCIDENZA DELLA COMPONENTE DIRETTA
Stagione invernale
Stagione estiva
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
La simulazione dinamica: sintesi dei risultati finali
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Temi di progetto
1
Ridurre il fenomeno delle riflessioni velanti sui videoterminali ed i rischi di abbagliamento
2
Ridurre l’incidenza della componente diretta consentendo al calore di fluire verso l’interno
3
Massimizzare il risparmio energetico sfruttando il più possibile la luce naturale
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Temi di progetto: ridistribuzione planimetrica
Ridistribuzione planimetrica degli spazi e degli
arredi
7,5 m
1
Ridurre il fenomeno delle riflessioni velanti
sui videoterminali ed i rischi di
abbagliamento
7,7 m
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Temi di progetto: introduzione di light-shelves
Ridurre l’incidenza della componente diretta
consentendo al calore di fluire verso l’interno
Previsione di sistemi di controllo della radiazione
solare incidente come le light shelves
3, m
2
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Temi di progetto: introduzione di light-shelves
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Temi di progetto: l’impianto di illuminazione artificiale
Previsione di un impianto di illuminazione
artificiale con sistema di regolazione continua
del flusso luminoso
3,4 m
3
Massimizzare il risparmio energetico
sfruttando il più possibile la luce naturale
In che modo i dati delle simulazioni dinamiche
possono essere utili alla progettazione dei
sistemi di controllo?
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Simulazioni dinamiche e sistemi di controllo
INDIVIDUARE GLI SCENARI LUMINOSI PIU’ RICORRENTI
La simulazione dinamica ci fornisce i valori di
illuminamento da luce naturale ELN
Secondo la UNI
12464-1: 2011 per i
locali destinati ad
uffici
l’illuminamento
medio mantenuto
sul piano di lavoro
Em deve essere
pari a 500 lux
La somma tra
l’illuminamento da
luce naturale ELN e
quello da luce
artificiale ELA deve
essere pari a 500
lux
10
3
ELN min + ELA = 500
lux
ELA3 = 300 lux
ELA10 = 500 lux
ELN crepuscolare = da 10000 a 20000 lux
ELN min 3 = 215 lux
ELN min 10 = 44 lux
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Simulazioni dinamiche e sistemi di controllo
POSIZIONARE ILSENSORE DI LUCE DIURNA
a)
Sensore per esterni montato sul
solaio di copertura
b)
c)
d)
Sensore per esterni montato sui
montanti delle finestre
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Simulazioni dinamiche e sistemi di controllo
POSIZIONARE ILSENSORE DI LUCE DIURNA
a)
b)
c)
d)
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Simulazioni dinamiche e sistemi di controllo
POSIZIONARE ILSENSORE DI LUCE DIURNA
a)
b)
c)
d)
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]
Grazie
per l’attenzione
29 marzo 2014 - Il risparmio energetico nell’illuminazione degli interni
La luce naturale per il risparmio energetico ed il comfort visivo: un esempio di analisi
Francesca Fragliasso – [email protected]