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Definizione di benchmark illuminotecnici
basati sulla valutazione del LENI delle nove
tipologie edilizie: risultati delle simulazioni
effettuate
Laura Pompei, PhD and Research Fellow
DIAEE Sapienza
Testo
INTRODUZIONE
o È noto che il 15%-20% del consumo elettrico mondiale è imputabile all’illuminazione del parco
immobiliare esistente.
o Molte linee guida e strumenti normativi sono stati emanati per contenere e ridurre tale richiesta
energetica, tra cui la UNI EN 15193 - 1:2017 e suoi aggiornamenti che stabilisce il metodo di calcolo per
valutare l'energia necessaria per l'illuminazione artificiale degli edifici. L'indicatore energetico proposto
dalla norma è il LENI (Lighting Energy Numeric Indicator).
o Pochi studi hanno applicato lo standard, i più noti si sono focalizzati sul calcolo LENI e del Daylight Factor
utilizzando alcuni programmi quali DAYSIM e RADIANCE, mentre altri indagano le potenzialità dei
controlli degli impianti di illuminazione proposti dalla normativa, per ottenere un maggiore risparmio
energetico.
| 2
Testo
INTRODUZIONE
o In letteratura vi è una grande diversità di software di calcolo utilizzati per la simulazione
dell'illuminazione negli edifici. Tuttavia, la maggior parte di questi software richiedono una
rappresentazione troppo dettagliata del test ambientale e di tempi lunghi per i calcoli per ogni
simulazione.
o La maggior parte delle valutazioni del comfort e dell'illuminazione indoor è stata effettuata solamente
per alcune destinazioni d’uso, quali gli uffici, gli edifici residenziali e commerciali.
o Risulta quindi importante estendere tali studi anche sulle altre destinazioni d’uso presenti nel
territorio, legate alle strutture ricettive, ai servizi sanitari ed ai complessi sportivi. Tali edifici, inoltre,
sono anche individuati dalla UNI EN 15193-1:2017, sottolineando il loro rilevante impatto sull'intero
consumo di illuminazione dei contesti attuali urbani.
| 3
Testo
OBIETTIVO DEL PROGETTO
✓IDENTIFICARE le caratteristiche geometriche e i requisiti di illuminazione delle nove destinazioni d’uso
elencate nella UNI EN 15193-1:2017.
✓DEFINIRE i nove casi studio, sono state seguite e combinate due modalità di approccio; laddove vi era
disponibilità di dati, sono stati raccolti quelli relativi alle caratteristiche italiane più comuni (superfici,
volumi, finestre e così via); in mancanza di tali informazioni, il caso studio è stato elaborato in linea con
gli standard minimi imposti dal comparto legislativo italiano.
✓SELEZIONARE una serie di parametri, per valutare la loro influenza sul LENI complessivo dei nove edifici
tipizzati. Tali parametri riguardano l'involucro dell'edificio e le soluzioni impiantistiche. L’applicazione dei
parametri scelti (e delle loro varianti) sulle nove destinazioni d’uso definite ha permesso la realizzazione
di un database contente 1920 simulazioni, definite con il software LENICALC.
✓ELABORARE un benchmark globale per l'illuminazione basato sullo standard.
| 4
Testo
UNI EN 15193-
1:2017
(LENI)
Lista dei
parametri
(sia geometrici
che impiantistici)
DEFINIZIONE DEI
9 CASI STUDIO
(Caratteristiche
geometriche,
requisiti illum.
ect)
LENICALC
SOFTWARE
(1920 simulazioni
effettuate)
Analisi degli
impatti
(ottenuti dalla
variazione dei
parametri
selezionati)
BENCHMARK
PRELIMINARE
del LENI
FLUSSO DI LAVORO DEL PROGETTO
| 5
OUTPUT
FINALE
Testo
| 6
PARAMETRI COINVOLTI
Window
Following
directive
Improved
Type of lamp
Fluorescent lamp
LED
Constant
illuminance control
Yes
No
Type of shading
Glare
Auto glare
Daylight control
Manual
Auto on/off
Auto daylight
responsive off
Auto dimmed no
stand-by-losses no
switch-on
Occupancy control
system
Manual on/off
Manual on/off+
additional automatic
sweeping
Auto on/off +
manual on/ dimmed
Manual on/auto-off
Light Guides
Testo
CASI STUDIO
| 7
EDIFICIO
RESIDENZIALE
UFFICI SCUOLA OSPEDALE HOTEL RISTORANTE
STRUTTURE
SPORTIVE
CENTRO
COMMERCIALE
INDUSTRIA
TESSILE
Testo
CASI STUDIO
| 8
Tipo di edificio area (m2) N°dei piani
Altezza
interpiano (m)
R.a.i.
Illuminamento
minimo (Lux)
Tipo di finestra
Edificio residenziale 720 4 2,7 1/8 100-200 Standard
Ufficio 870 3 3,5 1/10 200-500 vetratura a nastro
Scuola 2400 2 3,5 1/6 200-500 Standard / vetratura a
nastro
Ospedale 7800 5 3,75 1/8 100-10000 Standard / vetratura a
nastro
Hotel 980 4 3,75 1/8 150-500 Standard / vetratura a
nastro
Ristorante 380 1 3 1/10 150-500 vetratura a nastro
Strutture sportive 1140 2 5 1/8 150-500 vetratura a nastro
Centro commerciale 60600 3 3 n.d. 100-750 Atri vetrati coperti
Industria tessile 2000 1 6 1/12 100-750 Skylight/ vetratura a
nastro/Shed
Testo
| 9
Tipo di edificio
Variazione
delle
dimensioni
della finestra
(rai)
Tipo di sorgente Tipo di schermatura
Fc
Lighting control systems
(daylight responsive
control system and
control system)
Fluoresce
nte
LED Glare Autoglare
Light
guides
Edificio
residenziale
1/4
✓ ✓ ✓ ✓ - - ✓
Ufficio 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓
Scuola Modificata la
posizione/espo
sizione
✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓
Ospedale 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓
Hotel 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓
Ristorante 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - - ✓
Strutture
sportive
1/5
✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓
Centro
commerciale
+25% dell’area
finestrata ✓ ✓ ✓ - - ✓ ✓
Industria tessile + 25% dell’area
finestrata ✓ ✓ - - - ✓ ✓
Testo
LENICALC SOFTWARE
| 10
1920 simulazioni
UFFICI
384
SCUOLA
256
OSPEDALE HOTEL
STRUTTURE
SPORTIVE
EDIFICIO
RESIDENZIALE
128
RISTORANTE
CENTRO
COMMERCIALE
INDUSTRIA
TESSILE
Testo
Macro risultati
24/10/2023
| 11
❑ Parametri che influenzano maggiormente il LENI:
❑ 1) L'impatto della sorgente luminosa è compreso tra il 70% e il 40%.
❑ 2) I sistemi di controllo dell'illuminazione possono portare notevoli vantaggi in termini di LENI
inferiori al 25%.
I risultati LENI (max, min, media) sono stati
organizzati in una tabella preliminare di
benchmark illuminotecnici
❑ La variazione simultanea di tutti i parametri ha portato ad una diminuzione del LENI fino al 70%
Testo
| 12
Risultati LENI basati sulla variazione del sistema di controllo dell'illuminazione
Nel dettaglio…
Testo
| 13
Influenza dei parametri sul LENI dei nove casi.
Testo
| 14
Valori LENI ottenuti includendo ed escludendo i sistemi di controllo dell'illuminazione.
Testo
BENCHMARK PRELIMINARE
| 15
LENI targets (preliminary lighting benchmark)
Testo
CONCLUSIONI E FUTURI SVILUPPI
❖Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare i fabbisogni energetici di illuminazione delle nove tipologie
edilizie riportate nella norma.
❖L'impatto dei singoli parametri ha evidenziato come la tipologia di lampada possa raggiungere maggiori benefici in
termini di risparmio energetico. Il passaggio da sorgenti fluorescenti a LED comporta una riduzione del 70%-40%
di energia elettrica.
❖ I sistemi di controllo dell'illuminazione possono portare notevoli vantaggi in termini di LENI inferiori al 25%. Le
loro prestazioni sono principalmente legate al livello di occupazione della tipologia di edificio e all’area
“illuminata” disponibile definita dalla geometria delle finestre.
❖La presenza del <Efficiency Factor of Constant Illuminance Control> consente una discreta riduzione del LENI,
circa il 15%. Fatta eccezione per le industrie tessili, i parametri relativi alle finestre e all'ombreggiamento
forniscono pochi contributi alla diminuzione del LENI.
❖I risultati ottenuti del LENI sono organizzati in una tabella preliminare di benchmark illuminotecnici.
❖Futuri sviluppi sono focalizzati nell’analisi del LENI a livello internazionale.
| 16
Testo
PUBBLICAZIONI
| 17
❑ L. Pompei, L. Blaso, S. Fumagalli, F. Bisegna. The impact of key parameters on the energy
requirements for artificial lighting in Italian buildings based on standard EN 15193-1:2017.
Energy and Buildings 2022, Volume 263, DOI 10.1016/j.enbuild.2022.112025.
❑ L. Pompei, F. Bisegna, S. Grignaffini, L. Blaso, S. Fumagalli (2022). The influence of lighting control
techniques on the energy consumption of an Italian hotel. In: EEEIC / I and CPS Europe 2022,
Prague, DOI 10.1109/EEEIC/ICPSEurope54979.2022.9854669.
❑ L. Pompei, B. Mattoni, F. Bisegna, L. Blaso, S. Fumagalli (2020). Evaluation of the energy
consumption of an educational building, based on the UNI EN 15193- 1:2017, varying different
lighting control systems. In: 2020 EEEIC / I&CPS Europe. p. 1-6, IEEE, ISBN: 978-172817453-2,
Madrid; Spain, DOI 10.1109/EEEIC/ICPSEurope49358.2020.9160588.
Testo
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
| 18

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Laura Pompei_25ott.pdf

  • 1. Definizione di benchmark illuminotecnici basati sulla valutazione del LENI delle nove tipologie edilizie: risultati delle simulazioni effettuate Laura Pompei, PhD and Research Fellow DIAEE Sapienza
  • 2. Testo INTRODUZIONE o È noto che il 15%-20% del consumo elettrico mondiale è imputabile all’illuminazione del parco immobiliare esistente. o Molte linee guida e strumenti normativi sono stati emanati per contenere e ridurre tale richiesta energetica, tra cui la UNI EN 15193 - 1:2017 e suoi aggiornamenti che stabilisce il metodo di calcolo per valutare l'energia necessaria per l'illuminazione artificiale degli edifici. L'indicatore energetico proposto dalla norma è il LENI (Lighting Energy Numeric Indicator). o Pochi studi hanno applicato lo standard, i più noti si sono focalizzati sul calcolo LENI e del Daylight Factor utilizzando alcuni programmi quali DAYSIM e RADIANCE, mentre altri indagano le potenzialità dei controlli degli impianti di illuminazione proposti dalla normativa, per ottenere un maggiore risparmio energetico. | 2
  • 3. Testo INTRODUZIONE o In letteratura vi è una grande diversità di software di calcolo utilizzati per la simulazione dell'illuminazione negli edifici. Tuttavia, la maggior parte di questi software richiedono una rappresentazione troppo dettagliata del test ambientale e di tempi lunghi per i calcoli per ogni simulazione. o La maggior parte delle valutazioni del comfort e dell'illuminazione indoor è stata effettuata solamente per alcune destinazioni d’uso, quali gli uffici, gli edifici residenziali e commerciali. o Risulta quindi importante estendere tali studi anche sulle altre destinazioni d’uso presenti nel territorio, legate alle strutture ricettive, ai servizi sanitari ed ai complessi sportivi. Tali edifici, inoltre, sono anche individuati dalla UNI EN 15193-1:2017, sottolineando il loro rilevante impatto sull'intero consumo di illuminazione dei contesti attuali urbani. | 3
  • 4. Testo OBIETTIVO DEL PROGETTO ✓IDENTIFICARE le caratteristiche geometriche e i requisiti di illuminazione delle nove destinazioni d’uso elencate nella UNI EN 15193-1:2017. ✓DEFINIRE i nove casi studio, sono state seguite e combinate due modalità di approccio; laddove vi era disponibilità di dati, sono stati raccolti quelli relativi alle caratteristiche italiane più comuni (superfici, volumi, finestre e così via); in mancanza di tali informazioni, il caso studio è stato elaborato in linea con gli standard minimi imposti dal comparto legislativo italiano. ✓SELEZIONARE una serie di parametri, per valutare la loro influenza sul LENI complessivo dei nove edifici tipizzati. Tali parametri riguardano l'involucro dell'edificio e le soluzioni impiantistiche. L’applicazione dei parametri scelti (e delle loro varianti) sulle nove destinazioni d’uso definite ha permesso la realizzazione di un database contente 1920 simulazioni, definite con il software LENICALC. ✓ELABORARE un benchmark globale per l'illuminazione basato sullo standard. | 4
  • 5. Testo UNI EN 15193- 1:2017 (LENI) Lista dei parametri (sia geometrici che impiantistici) DEFINIZIONE DEI 9 CASI STUDIO (Caratteristiche geometriche, requisiti illum. ect) LENICALC SOFTWARE (1920 simulazioni effettuate) Analisi degli impatti (ottenuti dalla variazione dei parametri selezionati) BENCHMARK PRELIMINARE del LENI FLUSSO DI LAVORO DEL PROGETTO | 5 OUTPUT FINALE
  • 6. Testo | 6 PARAMETRI COINVOLTI Window Following directive Improved Type of lamp Fluorescent lamp LED Constant illuminance control Yes No Type of shading Glare Auto glare Daylight control Manual Auto on/off Auto daylight responsive off Auto dimmed no stand-by-losses no switch-on Occupancy control system Manual on/off Manual on/off+ additional automatic sweeping Auto on/off + manual on/ dimmed Manual on/auto-off Light Guides
  • 7. Testo CASI STUDIO | 7 EDIFICIO RESIDENZIALE UFFICI SCUOLA OSPEDALE HOTEL RISTORANTE STRUTTURE SPORTIVE CENTRO COMMERCIALE INDUSTRIA TESSILE
  • 8. Testo CASI STUDIO | 8 Tipo di edificio area (m2) N°dei piani Altezza interpiano (m) R.a.i. Illuminamento minimo (Lux) Tipo di finestra Edificio residenziale 720 4 2,7 1/8 100-200 Standard Ufficio 870 3 3,5 1/10 200-500 vetratura a nastro Scuola 2400 2 3,5 1/6 200-500 Standard / vetratura a nastro Ospedale 7800 5 3,75 1/8 100-10000 Standard / vetratura a nastro Hotel 980 4 3,75 1/8 150-500 Standard / vetratura a nastro Ristorante 380 1 3 1/10 150-500 vetratura a nastro Strutture sportive 1140 2 5 1/8 150-500 vetratura a nastro Centro commerciale 60600 3 3 n.d. 100-750 Atri vetrati coperti Industria tessile 2000 1 6 1/12 100-750 Skylight/ vetratura a nastro/Shed
  • 9. Testo | 9 Tipo di edificio Variazione delle dimensioni della finestra (rai) Tipo di sorgente Tipo di schermatura Fc Lighting control systems (daylight responsive control system and control system) Fluoresce nte LED Glare Autoglare Light guides Edificio residenziale 1/4 ✓ ✓ ✓ ✓ - - ✓ Ufficio 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Scuola Modificata la posizione/espo sizione ✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓ Ospedale 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓ Hotel 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓ Ristorante 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - - ✓ Strutture sportive 1/5 ✓ ✓ ✓ ✓ - ✓ ✓ Centro commerciale +25% dell’area finestrata ✓ ✓ ✓ - - ✓ ✓ Industria tessile + 25% dell’area finestrata ✓ ✓ - - - ✓ ✓
  • 10. Testo LENICALC SOFTWARE | 10 1920 simulazioni UFFICI 384 SCUOLA 256 OSPEDALE HOTEL STRUTTURE SPORTIVE EDIFICIO RESIDENZIALE 128 RISTORANTE CENTRO COMMERCIALE INDUSTRIA TESSILE
  • 11. Testo Macro risultati 24/10/2023 | 11 ❑ Parametri che influenzano maggiormente il LENI: ❑ 1) L'impatto della sorgente luminosa è compreso tra il 70% e il 40%. ❑ 2) I sistemi di controllo dell'illuminazione possono portare notevoli vantaggi in termini di LENI inferiori al 25%. I risultati LENI (max, min, media) sono stati organizzati in una tabella preliminare di benchmark illuminotecnici ❑ La variazione simultanea di tutti i parametri ha portato ad una diminuzione del LENI fino al 70%
  • 12. Testo | 12 Risultati LENI basati sulla variazione del sistema di controllo dell'illuminazione Nel dettaglio…
  • 13. Testo | 13 Influenza dei parametri sul LENI dei nove casi.
  • 14. Testo | 14 Valori LENI ottenuti includendo ed escludendo i sistemi di controllo dell'illuminazione.
  • 15. Testo BENCHMARK PRELIMINARE | 15 LENI targets (preliminary lighting benchmark)
  • 16. Testo CONCLUSIONI E FUTURI SVILUPPI ❖Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare i fabbisogni energetici di illuminazione delle nove tipologie edilizie riportate nella norma. ❖L'impatto dei singoli parametri ha evidenziato come la tipologia di lampada possa raggiungere maggiori benefici in termini di risparmio energetico. Il passaggio da sorgenti fluorescenti a LED comporta una riduzione del 70%-40% di energia elettrica. ❖ I sistemi di controllo dell'illuminazione possono portare notevoli vantaggi in termini di LENI inferiori al 25%. Le loro prestazioni sono principalmente legate al livello di occupazione della tipologia di edificio e all’area “illuminata” disponibile definita dalla geometria delle finestre. ❖La presenza del <Efficiency Factor of Constant Illuminance Control> consente una discreta riduzione del LENI, circa il 15%. Fatta eccezione per le industrie tessili, i parametri relativi alle finestre e all'ombreggiamento forniscono pochi contributi alla diminuzione del LENI. ❖I risultati ottenuti del LENI sono organizzati in una tabella preliminare di benchmark illuminotecnici. ❖Futuri sviluppi sono focalizzati nell’analisi del LENI a livello internazionale. | 16
  • 17. Testo PUBBLICAZIONI | 17 ❑ L. Pompei, L. Blaso, S. Fumagalli, F. Bisegna. The impact of key parameters on the energy requirements for artificial lighting in Italian buildings based on standard EN 15193-1:2017. Energy and Buildings 2022, Volume 263, DOI 10.1016/j.enbuild.2022.112025. ❑ L. Pompei, F. Bisegna, S. Grignaffini, L. Blaso, S. Fumagalli (2022). The influence of lighting control techniques on the energy consumption of an Italian hotel. In: EEEIC / I and CPS Europe 2022, Prague, DOI 10.1109/EEEIC/ICPSEurope54979.2022.9854669. ❑ L. Pompei, B. Mattoni, F. Bisegna, L. Blaso, S. Fumagalli (2020). Evaluation of the energy consumption of an educational building, based on the UNI EN 15193- 1:2017, varying different lighting control systems. In: 2020 EEEIC / I&CPS Europe. p. 1-6, IEEE, ISBN: 978-172817453-2, Madrid; Spain, DOI 10.1109/EEEIC/ICPSEurope49358.2020.9160588.