BILANCIO ENERGETICO DELL'ABITAZIONE

PERCHE': CAUSE AMBIENTALI, FISIOLOGICHE E SOCIALI DEI CONSUMI DI ENERGIA NELLE ABITAZIONI

3.10. L'ILLUMINAZIONE AMBIENTALE

L' edificio abitativo deve assicurare oltre al « benessere termico », anche le condizioni ottimali ottiche degli abitanti. Anche per questo, come per i problemi termici, le variabili in gioco nella determinazione della situazione ottimale di illuminazione sono tre: l'ambiente esterno, con l'apporto di illuminazione naturale, l'ambiente interno e le necessità biologiche di illuminazione in rapporto all'attività svolta. L 'ambiente esterno e l'illuminazione dell'ambiente interno sono legati alle variazioni diurne e a quelle stagionali, come per l'aspetto termico; però per l'illuminazione ha importanza non tanto il soleggiamento quanto la luce diffusa. La relazione con l'ambiente interno avviene attraverso la finestra e quindi dimensioni, forme e materiali delle finestre sono fondamentali per la progettazione dell'illuminazione naturale dei locali.
La superficie delle finestre è in rapporto con la superficie del locale da illuminare e nei regolamenti d'igiene viene generalmente imposta una superficie di apertura pari ad 1/10 della superficie del pavimento della stanza. La sua forma è soprattutto importante in relazione allo spazio di architrave che lascia contro il soffitto. Quanto più la finestra è bassa rispetto al soffitto, tanto più resta in ombra la stanza.
Anche in questo caso la differenza di angolazione del sole nelle varie stagioni e alle varie latitudini, determina un diverso e variabile angolo d'ombra all'interno delle stanze. Sull'effetto di illuminazione generale del locale hanno inoltre azione i mezzi d'ombra esterni al fabbricato, le persiane o ante esterne, le tende e il colore e materiale delle pareti. I mezzi d'ombra esterni possono essere sia schermi (altri fabbricati, piantagioni) che oggetti dell'edificio stesso.
Nel primo caso entrano in gioco le considerazioni e misurazioni derivate dalle distanze dei fabbricati tra loro, definite dai moduli urbanistici, e si realizzano diverse condizioni di illuminazione a seconda del piano a cui si trovano i locali illuminati.
Nel secondo caso, quello cioè dei mezzi d'ombra creati nell'edificio stesso, studieremo più oltre (Capitolo 10, § 2) la determinazione e il dimensionamento di questi aggetti. Le persiane e ante esterne sono un altro valido mezzo, assieme alle tende, di controllo e modulazione del flusso di illuminazione che viene dall'esterno, anzi, questi elementi costruttivi sono nati e si sono diffusi nei paesi con alta radiazione solare, mentre sono praticamente sconosciuti nei paesi nordici proprio ed esclusivamente come mezzi di controllo della luce, e non del clima.
Anche le tapparelle a stecche, sia forate che continue, e soprattutto se dotate di apparecchio a sporgere, assolvono bene a questo controllo modulato dell'illuminazione. Il materiale e il colore delle pareti ha influenza sulla riflessione e diffusione della luce proveniente dalla finestra. Pareti e pavimenti chiari e lucidi contribuiscono alla miglior distribuzione della luce naturale. L 'ambiente interno è comunque dotato di sistemi di illuminazione propri, che consentono di svolgere le attività proprie dell'abitazione anche in assenza di luce naturale.
Per la stragrande maggioranza l'illuminazione domestica è oggi realizzata con luce elettrica e lampade ad incandescenza. Le caratteristiche da richiedere ad un buon impianto di illuminazione artificiale sono le seguenti:
1) Avere una composizione spettrale il più simile possibile a quella naturale.
2) Dare una luce fissa.
3) Non produrre abbagliamento.
4) Avere intensità proporzionata all'attività che si deve svolgere.
Escludendo i sistemi di illuminazione non elettrici, acetilene, gas-petrolio, candele ormai in uso solo per casi di emergenza, la composizione spettrale della luce dipende dal tipo di lampade che si adotta e dal disegno e materiale dell'apparecchio di illuminazione. Gli apparecchi di illuminazione molto spesso, almeno per quelli seri, sono caratterizzati da curve di distribuzione angolare di intensità dell'illuminazione e con i diametri dei coni luminosi. Dal punto di vista dell'efficienza è molto importante la modalità di distribuzione delle fonti di luce, che si possono classificare in illuminazione, diretta, indiretta e intermedia. Nell'illuminazione diretta la luce è diffusa dalle lampade in tutte le direzioni o concentrata in qualche particolare punto. Il rendimento economico è massimo, ma si possono avere fenomeni di abbagliamento.
Nelle abitazioni la distribuzione dei corpi illuminanti è generalmente fatta a soffitto, proprio per avere la massima economia tesa ed evitare i fenomeni di abbagliamento, mettendo la fonte luminosa sopra l'angolo usuale di vista. Questo sistema crea però una illuminazione in differenziata con ombre portate piuttosto dure e quindi con situazioni non ottimali di utilizzo nel caso di operazioni che richiedono luci concentrate.
L 'illuminazione indiretta si basa invece sulla riflessione della luce contro le pareti o cornici e dà una illuminazione con ombre morbide e senza fenomeni di abbagliamento. Il rendimento economico delle lampade è però molto ridotto e le installazioni più costose.
L 'illuminazione intermedia è quella che si ottiene con lampade che in parte mandano la luce a riflettersi sul soffitto e in parte la inviano in modo diretto. Questo sistema ammorbidisce le ombre e crea zone di luce concentrata. Il progetto di illuminazione, anche per l'abitazione, dovrebbe essere eseguito tenendo presente le varie attività e la loro localizzazione.
Il modo migliore di risolverlo è quello di avere una luce diffusa di base sui 15 lux, per spostamenti e attività non fissi, con zone a 50-60 lux per lettura, e altre a 30-40 lux per attività più grossolane. L' elenco seguente presenta i valori di illuminazione per varie attività e per varie zone dell'abitazione.


TAVOLA 3.10.1. Illuminazione necessaria per varie attività

da lux a lux In nessun punto  dell'ambiente meno di lux 
Per leggere e scrivere 50 60 30
Per lavori grossolani (es. fabbri) 15 35 10
Per lavori di media precisione (es. falegnami e tornitori) 40 60 20
Per lavori fini (es. tessitori) 60 90 30
Per lavori molto fini (es. orologiai e compositori) 90 250 50

Per i vari locali di abitazione sono, in genere, ritenuti sufficienti i valori sotto indicati:


TAVOLA 3.10.2. Illuminazione necessaria nei locali di abitazione

da lux a lux
Vestiboli e corridoi 10 20
Cucina. stanza da bagno e camere da letto  20 40
Salotti. stanze da pranzo e da soggiorno 30 50

Una illuminazione errata comporta una serie di reazioni e disturbi della vista che alla lunga possono assumere aspetti patologici. L'occhio infatti è dotato di movimenti riflessi, che possono fino ad un certo punto dosare la quantità di luce che può essere ricevuta dalla retina. Sia l'eccesso che il difetto di luce possono indurre però fenomeni di affaticamento, che si manifestano dapprima con l'accentuazione dei riflessi di difesa ( ammiccamento, restringimento delle palpebre, aumento della secrezione lacrimale, miosi pupillare, contrazione dei coni, migrazione della porpora visiva) e quindi, con il persistere della situazione di stress, raggiunto il massimo della capacità dei riflessi di difesa e superato il limite di tolleranza, le reazioni si riducono fino ad annullarsi. Oltre alle alterazioni dei meccanismi di difesa si hanno altri fenomeni che possono alterare le capacità visive.


Box 3.10

UN ESEMPIO: POTENZA ELETTRICA PER ILLUMINAZIONE IN UN EDIFICIO DA 10.000 m³, 25 APPARTAMENTI

L'esempio si riferisce ad un edificio che discuteremo in maggiori dettagli nel Cap. 14°.
Dalla tav. 3.9.2 possiamo ricavare i valori di illuminamento necessari nei vari locali.
Le superfici totali nel nostro caso sono:

1 appartamento m² 25 appartamenti Øu(lux)
Vestiboli e corridoi  10 250 3.750
Cucine, stanze da bagno, camere da letto. 40 1.000 30.000
Salotti, stanze da pranzo, soggiorno, ecc. 50 1.250 50.000
Totale 100 2.500 83.750

Sicché è necessario un flusso Øu ~ 84.000 lux. Per passare al flusso installato, bisogna calcolare il coefficiente di utilizzazione Ku, che noi assumeremo attorno al 50%. Da cui Øi ~ 168.000 lux. Questo risultato dipende dalle necessità dell'utenza e dalle caratteristiche dei locali da illuminare. Il problema è ora di scegliere le lampade e gli apparecchi illuminanti opportuni. Il rendimento di questi ultimi è attorno al 50% in media, sicché il flusso luminoso richiesto alle lampade diventa ØL ~ 336.000 lux. Ma anche le lampade non hanno efficienza luminosa del 100%. Nella tavola 3.10.4 abbiamo raccolto i dati di efficienza luminosa per alcuni tipi di lampade.


TAVOLA 3.10.3. Efficienza luminosa per alcuni tipi di lampade

TIPO Potenza elettrica (W) Efficienza luminosa (lm/W) Efficienza media (lm/W)
A) Lampade ad incandescenza normali 25
60
100		 9,6
11,1  }
14		 11,5
B) Lampade tubolari fluorescenti (rettilinee) 20
30
65		 60
60     }
73		 66
C) Lampade al sodio 40
60
100		 110
123   }
125		 120

La potenza elettrica P si ottiene dividendo il flusso luminoso richiesto ØL ~ 340.000 lm, per l'efficienza luminosa di tav. 3/10.4. Abbiamo nei tre casi:

Lampade A:PA ~ 29,5 kW.  Lampade B:PB ~ 5,2 kW.   Lampade C:Pc ~ 38 kW.

Si può notare che, entro i limiti molto approssimati del nostro calcolo, l'adozione di lampade più efficienti riduce la potenza elettrica di un fattore 10.

 

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