Una soluzione illuminotecnica è progettata per realizzare i requisiti illuminotecnici quantitativi e qualitativi per la fruizione visiva di un ambiente o di uno spazio interno o esterno (cd. spazio applicativo).
L’obiettivo qualitativo si realizza assicurando i requisiti di base dell’illuminamento associati, ad esempio, al cambiamento delle situazioni di luce in base alle esigenze di contesto, alla limitazione abbagliamento, al comfort e benessere degli operatori, all’ efficienza energetica.
L’obiettivo quantitativo si realizza assicurando la giusta quantità di flusso luminoso sullo spazio applicativo richiesta dal particolare compito visivo. Il parametro più comune è l’illuminamento (espresso in lux), la grandezza fotometrica che rappresenta, appunto, la densità superficiale del flusso luminoso che illumina la zona del compito visivo.
La finalità del calcolo illuminotecnico è:
- di progettazione perché consente di definire numero e potenza degli apparecchi da installare, in base alle norme in vigore;
- di verifica perché accerta qual è il livello di luminosità di partenza di uno spazio applicativo.
Il calcolo illuminotecnico soddisfa il requisito quantitativo di base per realizzare un determinato valore di illuminamento. A tal proposito, la normativa nazionale e internazionale emana raccomandazioni in merito ai valori di illuminamento richiesto, in funzione della zona del compito visivo e dello spazio applicativo..
Il calcolo illuminotecnico si fa attraverso l’esame di una serie di parametri utili a classificare lo spazio applicativo.
I parametri principali da considerare sono: le dimensioni dell’ambiente e il relativo valore di illuminamento, il tipo apparecchio da installare, il fattore di utilizzazione e di manutenzione, il valore dei coefficienti di riflessione delle pareti e del soffitto e il livello di manutenzione.
Un altro importante parametro utile alla definizione del calcolo è rappresentato dai valori di riferimento delle schede tecniche degli apparecchi di illuminazione da installare.
Le aziende produttrici forniscono schede tecniche dettagliate degli apparecchi di illuminazione che progettano. Nel dettaglio indicano flusso luminoso, efficienza luminosa, potenza elettrica assorbita (che aiuta a misurare l’economicità del corpo illuminante), potenza emissione e durata.
I metodi di calcolo illuminotecnico da applicare sono diversi a seconda dell’obiettivo illuminotecnico progettuale da conseguire.
Per l’obiettivo luce artificiale si applicano il metodo del flusso totale e il metodo del flusso puntuale. Per l’obiettivo luce naturale, si considera il Fattore di luce diurna (FLD).
Quest’ultimo può essere determinato utilizzando metodi numerici per la valutazione dell’illuminamento da luce naturale, che consentono anche di ottenere immagini fotorealistiche degli ambienti illuminati.
Il metodo del “Fattore di utilizzazione” consente di effettuare un primo dimensionamento dell’impianto di illuminazione di un ambiente, con la determinazione del numero di sorgenti luminose necessarie ad illuminare, in modo uniforme, lo spazio applicativo.
I risultati ottenuti possono in una successiva fase essere sottoposti ad una verifica dell’effettiva distribuzione spaziale (punto per punto) dell’illuminamento realizzato.
Si consente, in questa modalità, di effettuare un dimensionamento più preciso dell’impianto di illuminazione.
Il calcolo illuminotecnico si fa utilizzando strumenti informatici di calcolo che consentono di studiare le condizioni di illuminazione attraverso la simulazione della soluzione illuminotecnica in ambiente virtuale. Realizzato il modello, si possono apportare modifiche, integrazioni, variazioni consentendo di progettare su misura la soluzione illuminotecnica.
L’uso di strumenti informatici di calcolo illuminotecnico consente di ottenere due tipologie di risultati:
- qualitativo perché consente una visualizzazione realistica dell’oggetto;
- quantitativo ovvero fotometrico, perché consente di determinare le grandezze fotometriche (luminanze ed illuminamento).
Il calcolo illuminotecnico si fa applicando una formula di calcolo che permetta, a partire dai valori di illuminamento medio che si vogliono ottenere, di stabilire il flusso luminoso necessario ossia il numero di apparecchi da installare.
Le unità di misura che servono per effettuare il calcolo illuminotecnico sono Lumen (lm), Lux (lx) e Nit (nt).
- Lumen (lm) calcola il flusso luminoso ovvero la quantità di luce irradiata complessivamente in tutte le direzioni da una sorgente luminosa;
- Lux (lx) calcola l’illuminamento ovvero il rapporto tra il flusso luminoso incidente sulla superficie e la superficie stessa (lm/m2);
- Candela (cd) calcola la luminanza ovvero il rapporto tra l’intensità luminosa che viene emessa in quella direzione e la superficie emittente (cd/m2).
Per il metodo del flusso totale, il calcolo illuminotecnico si basa sulla seguente formula:
Ftot = A x Em / u x ƞ x D)
Nel dettaglio:
- Ftot corrisponde al flusso emesso da tutti gli apparecchi;
- A corrisponde all’ area della superficie illuminata
- Em corrisponde all’ illuminamento medio sulla superficie
- d corrisponde al coefficiente di deprezzamento
- u corrisponde al coefficiente di utilizzazione
- ƞ corrisponde al rendimento dell’apparecchio
Se applichiamo il metodo del flusso totale per eseguire il calcolo illuminotecnico di una soluzione a LED si utilizzerebbe la seguente formula:
Ftot = A x Em / (u x MF)
- Ftot corrisponde al flusso emesso da tuttei gli apparecchi;
- A corrisponde all’ area della superficie illuminata;
- Em corrisponde all’ illuminamento medio sulla superficie;
- u corrisponde al coefficiente di utilizzazione;
- MF corrisponde al fattore di manutenzione.
I fattori che concorrono ad effettuare il calcolo illuminotecnico sono i seguenti:
- Il fattore di utilizzazione, che dipende dalle caratteristiche del corpo illuminante, dalla geometria del locale d’uso, dalla capacità riflettente delle pareti, dal tipo di sorgente luminosa prescelta, e, in modo particolare, dalla curva fotometrica, cioè dalla distribuzione spaziale angolare del flusso luminoso emesso dalla sorgente con il suo corpo illuminante.
- il fattore di manutenzione che dipende sia dal grado e dalla frequenza degli interventi di pulizia nell’ambiente da illuminare sia dal processo di invecchiamento degli apparecchi di illuminazione. La durata degli apparecchi di illuminazione influisce sul fattore di manutenzione. L’intervallo di manutenzione dipende strettamente dal tipo di ambiente in cui si trova l’impianto di illuminazione. Ad esempio, in ambienti estremamente puliti come ospedali e uffici gli intervalli di manutenzione sono molto lunghi. In ambienti come ristoranti e magazzini l’intervallo di manutenzione ha tempistiche più ravvicinate. In aree industriali gli interventi sono più frequenti.
- Il coefficiente di riflessione, importante nella determinazione dei parametri che definiscono le caratteristiche dell’ambiente da illuminare.Importante è tener conto delle superfici di contorno che hanno capacità di riflessione del flusso luminoso. Tali coefficienti di riflessione dipendono dalla natura dei materiali delle pareti, dai colori e dal trattamento superficiale delle stesse. Generalmente la riflessione viene indicata con un numero a tre cifre: la prima cifra indica il coefficiente di riflessione percentuale del soffitto, la seconda quello delle pareti mentre la terza del pavimento. i coefficienti di riflessione medi delle pareti, del soffitto e del pavimento diventano fattori di calcolo importanti.
I fattori di utilizzazione e manutenzione sono definiti fattori correttivi poiché permettono di regolare il calcolo del numero di apparecchi illuminanti in condizioni operative normali, quando, cioè, gli apparecchi hanno subito il processo di decadimento o di invecchiamento.
