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1. Calcolo illuminotecnico

2. Calcolo illuminotecnico
Per calcolo illuminotecnico si intendono le procedure di simulazione
che permettono di calcolare i livelli di luminosità in un ambiente.
Come per ogni calcolo tecnico la finalità è doppia:
- Progettazione: il calcolo è utilizzato per scegliere e posizionare i corpi
illuminanti al fine di raggiungere il livello di luminosità desiderato;
- Verifica: il calcolo è utilizzato per verificare qual è il livello di
luminosità data una situazione di partenza

3. Calcolo illuminotecnico
• Eseguire calcoli illuminotecnici a mano è possibile solo in casi
semplificati: la luce che raggiunge una superficie, infatti, non dipende
solamente dalla lampada che è posta al di sopra di essa, ma è la
sommatoria di tutti i fotoni che vengono emessi da tutti i corpi
illuminanti e poi riflessi da tutti i materiali che si trovano all'interno di
un ambiente.
• Per calcolare correttamente il valore di illuminamento di una
superficie, dunque, bisogna conoscere come è fatto l'ambiente, di
che materiale e di che colore sono fatte le pareti, i mobili, il soffitto e
il pavimento.

4. I software per il calcolo illuminotecnico
Storicamente si possono distinguere due grandi famiglie di programmi:
quelli più tecnici in grado di fornire un output molto dettagliato di tutti i
parametri necessari e quelli più legati invece alla rappresentazione
grafica dell’effetto luminoso.
- I primi destinati ad un’utenza che necessita di molti dati in poco
tempo per la verifica qualitativa, prevalentemente di ambienti di lavoro
o strade.
I secondi destinati a progettisti che si avvalgono di output dall’elevato
contenuto , grafico, sono in grado di generare render anche molto
accurati degli effetti luminosi desiderati, generalmente utilizzati nella
progettazione dell’illuminazione artistica di edifici.

5. I software per il calcolo illuminotecnico
• Con l’aumento della potenza di calcolo la distinzione tra le due
tipologie si va sempre più assottigliando (anche i software più tecnici
sono ora in grado di generare output di buon livello grafico).
Tra i software più tecnici troviamo:
Dialux, Calculux, Luxuswin, Litestar.
• Tra i programmi che si avvalgono di un ottimo bilanciamento tra
risultato tecnico e grafico troviamo: Relux professional.

6. Metodi quantitativi
I principali metodi quantitativi sono:
• Diagrammi isolux forniti dalle ditte produttrici di apparecchi
illuminanti
• Metodo per punti
• Metodo Lumen o del Flusso Totale o del Fattore di Utilizzazione

7. Metodo per punti

8. Metodo per punti
• Consiste nell’applicazione della legge dell’inverso del quadrato e del
coseno, per cui è accurato per la valutazione della componente
diretta degli illuminamenti. E’ particolarmente indicato per gli esterni,
dato che le componente dovuta alle riflessioni multiple è in tal caso di
piccola incidenza.

9. Metodo per punti: sorgente puntiforme
perpendicolare

10. Metodo per punti: sorgente puntifrome non
perpendicolare

11. Metodo per punti
• Si può determinare l’uniformità
dell’illuminamento (Emedio/Emax).
• Se si hanno più lampade, si effettua il
calcolo per ogni cella un a lampada
alla volta e si sommano gli effetti.
Purtroppo è difficile valutare
manualmente le riflessioni delle
pareti.
• Il metodo punto per punto è adatto a
essere implementato su computer.

12. Metodo del flusso totale

13. Metodo del flusso totale
• Dovendo garantire un dato livello di lux a un ambiente non è possibile
usare la formula
Flusso totale delle lampade / area = illuminamento
E’ necessario un metodo che, in forma semplificata, tenga conto anche
delle caratteristiche dell’ambiente, come coefficienti di riflessione,
dimensioni geometriche, ecc.

14. Metodo del flusso totale
• Questo metodo si applica per calcolare il numero di apparecchi
necessari per ottenere su una superficie di calcolo orizzontale di area
A un illuminamento medio prefissato, Em.
• Il flusso utile, che incide sulla superficie di calcolo in esame (pari a
Em*A) rappresenta una frazione del flusso totale emesso
potenzialmente complessivamente dagli apparecchi, e pari al flusso
unitario per il numero degli apparecchi.
• Tale frazione è definita dal prodotto del fattore di utilizzazione FU per
un fattore di riduzione del flusso luminoso (FM).

15. Metodo del flusso totale
• E = illuminamento
• N, n = Numero di corpi e numero di lampade per corpo
• F = Flusso luminoso per lampada
• UF = fattore di utilizzazione
• LLF = Fattore di perdita luminosa
• A = area illuminata

16. Metodo del flusso totale – room index
• Si parte classificando la forma geometrica della stanza.
• Il Room Index è un coefficiente di forma della stanza: è il rapporto tra
l’area in pianta e lo spazio tra lampade e piano di riferimento.

17. Metodo del flusso totale – cavità
Per ambienti interni, il fattore di utilizzazione dipende
dalla geometria della stanza e dai fattori di riflessione
medi delle superfici che la delimitano. La stanza si
suddivide in tre zone o cavità:
• CC: Ceiling Cavity;
• RC: Room Cavity;
• FC: Floor Cavity.
Per ciascuna cavità si calcola un rapporto (Cavity
Ratio):
• CR = 5*hc (L+W)/(L*W)

18. Fattore di utilizzazione
Per ciascuna tipologia di apparecchio
illuminante esistono tabelle che
consentono di ricavare il Fattore di
Utilizzazione in funzione
• del RCR (Room Cavity Ratio o Room
Index)
• del fattore di riflessione medio della
cavità del soffitto ρcc
• del fattore di riflessione medio delle
supefici laterali ρw
posto che il fattore medio di riflessione
della cavità pavimento ρfc sia pari al 20%.

19. Metodo del flusso totale – fattore di
riflessione
• Il fattore di riflessione è
l’efficienza di un materiale nel
riflettere la radiazione incidente.
• E’ una caratteristica del
materiale, ma noi dobbbiamo
anche valutare quanto la
superficie riflettente è
«distante» dalla superficie da
illuminare

20. Fattore di utilizzazione
• Il fattore di riflessione corrispondente alla cavità
soffitto ρcc è funzione del fattore di riflessione
del soffitto ρc, del rapporto di cavità del soffitto
CCR, e del fattore di riflessione delle pareti
laterali, ρw.
• Se gli apparecchi illuminanti sono applicati al
soffitto (hcc=0), allora CCR=0; in tal caso ρcc =
ρc. Discorso analogo vale per il fattore di
riflessione della cavità pavimento, rfc.
• L’Illuminating Engineering Society of North
America (IESNA) ha pubblicato delle tabelle per
la valutazione di tali fattori di riflessione riferiti
alle cavità

21. Fattore di utilizzazione
• ATTENZIONE: tali valori, si
valuta il fattore di
utilizzazione in funzione
di questi, del Room Index
e del tipo di distribuzione
luminosa dell’apparecchio
illuminante. Tali dati sono
reperibili in tabelle
dell’IESNA oppure
direttamente forniti dalle
ditte produttrici.

22. Valori tipici del fattore di illuminazione
Si distingue:
• UFF = Upward Flux Fraction
• DFF = Downward Flux Fraction
La tabella sotto mostra i valori tipici, per una maggiore precisione
occorre usare le tabelle specifiche del produttore.

23. Fattore di perdita luminosa (FM)
• Una volta noto il FU, è necessario valutare il fattore correttivo (FM)
che tiene conto delle riduzioni del flusso luminoso dovute a:
• tensione di alimentazione, dissipazione di calore, temperatura
ambiente, deterioramento delle superfici dell’apparecchio
illuminante, deviazione rispetto al corretto posizionamento
dell’apparecchio
• manutenzione dell’apparecchio, invecchiamento della lampada e tipo
di alimentatore, pulizia della stanza
• In generale: FM = LDD * LLD * RSMF

24. Fattore di perdita luminosa (FM)
• In generale:
FM = LDD * LLD * RSMF
Manutenzione/Spo
rcamento
dell’apparecchio
Invecchiamento
dell’apparecchio
Sporcamento della
stanza

25. Fattore di perdita luminosa

26. Posizionamento degli apparecchi
• Il metodo del flusso totale fornisce
l’illuminamento medio desiderato, ma
non può garantire l’illuminamento
minimo, né la “forbice” fra
illuminamento massimo e minimo, come
evidenziano le seguenti immagini
• È necessario che il rapporto fra
illuminamento minimo e illuminamento
medio sia mantenuto maggiore di 0,8

27. Posizionamento degli apparecchi
• il flusso luminoso totale per ottenere un dato
illuminamento medio su una superficie per il
flusso emesso da ciascun apparecchio, si ottiene
dunque il numero di apparecchi necessari. Tale
procedura non è comunque sufficiente a
garantire una buona uniformità di illuminamento
sul piano in esame.
• E’ necessario che la distanza tra gli apparecchi,
rapportata all’altezza di montaggio rispetto al
piano di lavoro non superi un valore limite.

28. Esercizio
Progettare un sistema di illuminazione che garantisca 500 lux a una sala
riunioni con:
• Room dimensions: 12 m long x 8 m wide x 3.2 m high
• Working plane at 0.7 m above floor
• Reflection factors: Ceiling 70 %
• Walls 50 %
• Working plane 20 %
• Light Loss factor: 0.779

29. Esercizio
Usare lampade:
• Luminaires: 1800 mm twin tube with opal diffuser
• Ceiling mounted
• Downward light output ratio 36 %
• SHR MAX 1.60 : 1
• SHR NOM 1.50 : 1
• Lamps: 1800 mm 75 W plus white
• 5800 average initial lumens per lamp
• 2 lamps per luminaire

30. Data sheet della lampada

31. Riassumendo:
• (a) Calculate the room index.
• (b) Determine the effective reflectances of the ceiling cavity, walls and
floor cavity.
• (c) Determine the utilisation factor from the manufacturer's data
sheet, using the room index and effective surface reflectances.
• (d) Determine the light loss factor.
• (e) Inert the appropriate variables into the lumen method formula to
obtain the number of luminaires required.
• (f) Determine a suitable layout.