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Daylighting: analisi energetica del sistema finestra

Daylighting maps

Un altro obiettivo è stato quello di valutare l’influenza dell’uso di schermature per limitare il fenomeno dell’abbagliamento all’interno degli uffici esposti a nord, sud, est e ovest. L’abbagliamento, argomento trattato più esaustivamente nel paragrafo 1.2.1, è un fenomeno di discomfort visivo che spesso si verifica all’interno di spazi confinati quando non vi siano schermature appropriate che evitino l’entrata della radiazione solare diretta; è proprio la presenza di una fonte molto luminosa che può generare elevati e disuniformi gradienti di luminanza o contrasti eccessivi nel campo visivo a far si che si presenti per gli occupanti questo fenomeno.

Sono stati quindi valutati i valori di illuminamento in ogni ufficio considerando sia la presenza di un sistema di schermatura sia in assenza; la grandezza di ogni finestra, che incide fortemente sulla quantità di luce naturale entrante, è stata presa del 20% rispetto alla parete che la contiene, che da quanto è risultato dal paragrafo 4.2 è la percentuale in cui risulta minimo il consumo energetico dell’edificio pubblico simulato. Per quanto riguarda le schermature, sono state utilizzate delle veneziane a lamelle con una riflessività media, visibili nella figura 34, poste all’interno e sottoposte ad un controllo di tipo continuo sul bagliore. […]

Il controllo fa sì che in base alla quantità di luce diurna cambi l’angolo delle lamelle da un minimo di 0° (portandosi in verticale) ad un massimo di 180° (portandosi in orizzontale) sulla base dell’indice massimo di luce abbagliante, impostato sul valore di 22, a cui corrisponde un criterio di valutazione dell’abbagliamento “appena accettabile” tipicamente utilizzato per gli uffici, presupponendo un angolo di vista pari a 0° (si veda tabella del DGI nel paragrafo 1.2.2).

Si noti infine che il sensore che regola il controllo si trova al centro di ogni stanza ad un’altezza di 0,8 metri.
Di seguito sono riportati i grafici dei quattro uffici, analizzati nelle ore dei giorni in cui risultano più sfavorevoli le condizioni sul benessere visivo, ovvero quando è più facile che si verifichi il fenomeno dell’abbagliamento, nelle due configurazioni: con e senza la presenza di schermature. In particolare sono stati scelti per gli uffici nord e sud il 23 dicembre e il 23 giugno entrambi alle ore 12:00, per l’ufficio est il 23 giugno alle 9:00, e per l’ufficio ovest sempre il 23 giugno ma alle ore 15:00. Si noti inoltre che si tratta in tutti i casi di “ore solari”, anche quando in Italia vige l’ora legale.

Dai grafici 27-38 il dato che si riscontra in tutti i casi, è che i massimi valori di illuminamento della luce naturale sono rilevati nelle zone in prossimità delle finestre esterne. Questi picchi risultano essere molto maggiori rispetto a quelli registrati nelle zone della stanza più distanti dalla finestra, fino ad assumere tre ordini di grandezza di differenza. Tale situazione si verifica a causa della radiazione solare diretta, infatti la luce del Sole mediamente varia tra i 32000 lux e i 100000 lux.

Negli orari dei giorni considerati, facendo un confronto tra le diverse orientazioni in cui non sono presenti schermature, si riscontra che la quantità di luce naturale degli uffici esposti a sud, est e ovest risulta sufficiente a soddisfare il fabbisogno di illuminamento medio di 350 lux (400 lux sul piano di lavoro) ed è persino eccessivo. Per l’ufficio nord invece risulta necessario l’incremento di apporto di illuminamento dall’impianto luci artificiale nonostante nella zona in prossimità della finestra si hanno valori molto superiori a quelli minimi da garantire.

Proprio tale differenza di illuminamento tra la zona in prossimità della finestra con quelle più distanziate può generare per gli occupanti il fenomeno dell’abbagliamento molesto a causa degli alti picchi di luce e dalla grande differenza di distribuzione all’interno della stanza. Per
avere dei livelli di benessere visivo entro i limiti stabiliti risulta quindi necessario un sistema di schermatura di abbagliamento superi i livelli di fastidio massimo sopportabile.

Dai grafici che presentano tali schermature si nota infatti che la discrepanza della distribuzione di luce all’interno di ogni ufficio risulta notevolmente ridotta, si hanno perciò curve più “piatte”. Tuttavia tale differenza è di un ordine di grandezza in tutti gli uffici, quindi il fenomeno pur non essendo totalmente evitato è quantomeno contenuto tale da risultare sufficiente a limitare che l’indice di abbagliamento non superi il valore di 22,0. Negli uffici ove siano presenti le schermature si nota infine che per tutte e quattro le orientazioni risulta necessario l’uso dell’impianto di illuminazione artificiale, con i conseguenti aumenti dei consumi elettrici rispetto all’assenza di schermature.

A seguito della diminuzione della radiazione entrante sono prevedibili però minori consumi legati al raffrescamento estivo; è stato quindi interessante vedere la variazione dei consumi annuali dell’intero edificio nelle due diverse configurazioni in cui siano presenti o meno le schermature sulle finestre esterne.

Da questa analisi è emerso che la somma dei consumi per il condizionamento e illuminazione dell’edificio nel caso in cui non siano presenti schermature è di 53,0 kWh/m2 contro un totale di 55,7 kWh/m2 per l’altra configurazione; quindi la diminuzione dei consumi per il raffrescamento non compensa l’aumento di quelli legati all’illuminazione, la cui distribuzione percentuale è visibile nei grafici a torta in figura 35. Di conseguenza per il contenimento dei consumi energetici sarebbe preferibile avere finestre non schermate, mentre se l’obiettivo fosse il benessere visivo è auspicabile avere un controllo continuo dell’abbagliamento tramite un sistema di schermature integrato.

Questo brano è tratto dalla tesi:

Daylighting: analisi energetica del sistema finestra

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Informazioni tesi

  Autore: Carlo Mazzenga
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Roma Tor Vergata
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria energetica
  Relatore: Angelo Spena
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 136

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