L'illuminazione degli interni è prevista per soddisfare i seguenti requisiti:

• per aiutare a fornire un ambiente di lavoro sicuro
• per assistere nell'esecuzione di compiti visivi
• sviluppare un ambiente visivo appropriato.

La fornitura di un ambiente di lavoro sicuro deve essere in cima all'elenco delle priorità e, in generale, la sicurezza aumenta rendendo i pericoli chiaramente visibili. L'ordine di priorità degli altri due requisiti dipenderà in larga misura dalla destinazione d'uso dell'interno. Le prestazioni del compito possono essere migliorate assicurando che i dettagli del compito siano più facili da vedere, mentre gli ambienti visivi appropriati vengono sviluppati variando l'enfasi luminosa data agli oggetti e alle superfici all'interno di un interno.

La nostra sensazione generale di benessere, compreso il morale e la stanchezza, è influenzata dalla luce e dal colore. Con bassi livelli di illuminazione, gli oggetti avrebbero poco o nessun colore o forma e ci sarebbe una perdita di prospettiva. Al contrario, un eccesso di luce può essere tanto indesiderato quanto una quantità insufficiente di luce.

In generale, le persone preferiscono una stanza con luce naturale a una stanza senza finestre. Inoltre, si ritiene che il contatto con il mondo esterno favorisca la sensazione di benessere. L'introduzione di controlli automatici dell'illuminazione, insieme alla dimmerazione ad alta frequenza delle lampade fluorescenti, ha permesso di fornire agli interni una combinazione controllata di luce diurna e artificiale. Questo ha l'ulteriore vantaggio di risparmiare sui costi energetici.

La percezione del carattere di un interno è influenzata sia dalla luminosità che dal colore delle superfici visibili, sia interne che esterne. Le condizioni di illuminazione generale all'interno di un interno possono essere raggiunte utilizzando la luce diurna o artificiale o, più probabilmente, una combinazione di entrambe.

Valutazione dell'illuminazione

Requisiti generali

I sistemi di illuminazione utilizzati negli interni commerciali possono essere suddivisi in tre categorie principali: illuminazione generale, illuminazione localizzata e illuminazione locale.

Gli impianti di illuminazione generale forniscono tipicamente un illuminamento approssimativamente uniforme su tutto il piano di lavoro. Tali sistemi sono spesso basati sul metodo di progettazione del lumen, dove un illuminamento medio è:

Illuminamento medio (lux) =

I sistemi di illuminazione localizzati forniscono illuminamento su aree di lavoro generali con un livello di illuminamento ridotto simultaneo nelle aree adiacenti.

I sistemi di illuminazione locale forniscono illuminazione per aree relativamente piccole che incorporano compiti visivi. Tali sistemi sono normalmente integrati da un livello specifico di illuminazione generale. La Figura 1 illustra le differenze tipiche tra i sistemi descritti.

Figura 1. Sistemi di illuminazione

Laddove devono essere eseguiti compiti visivi, è essenziale raggiungere un livello di illuminamento richiesto e considerare le circostanze che ne influenzano la qualità.

L'uso della luce diurna per illuminare le attività ha sia pregi che limiti. Le finestre che lasciano entrare la luce del giorno in un interno forniscono una buona modellazione tridimensionale e, sebbene la distribuzione spettrale della luce del giorno vari durante il giorno, la sua resa cromatica è generalmente considerata eccellente.

Tuttavia, un'illuminazione costante su un'attività non può essere fornita solo dalla luce diurna naturale, a causa della sua ampia variabilità, e se l'attività si trova all'interno dello stesso campo visivo di un cielo luminoso, è probabile che si verifichi un abbagliamento disabilitante, compromettendo così le prestazioni dell'attività . L'uso della luce diurna per l'illuminazione delle attività ha solo un successo parziale e l'illuminazione artificiale, sulla quale può essere esercitato un maggiore controllo, ha un ruolo importante da svolgere.

Poiché l'occhio umano percepirà le superfici e gli oggetti solo attraverso la luce che viene riflessa da essi, ne consegue che le caratteristiche della superficie ei valori di riflettanza unitamente alla quantità e qualità della luce influenzeranno l'aspetto dell'ambiente.

Quando si considera l'illuminazione di un interno è essenziale determinare il illuminamento livello e confrontarlo con i livelli raccomandati per diversi compiti (vedi tabella 1).

Tabella 1. Tipici livelli raccomandati di illuminamento mantenuto per diversi luoghi o compiti visivi

Illuminazione per compiti visivi

La capacità dell'occhio di discernere i dettagli—acuità visiva—è significativamente influenzato dalle dimensioni dell'attività, dal contrasto e dalle prestazioni visive dello spettatore. Anche l'aumento della quantità e della qualità dell'illuminazione migliorerà in modo significativo prestazione visiva. L'effetto dell'illuminazione sulle prestazioni del compito è influenzato dalla dimensione dei dettagli critici del compito e dal contrasto tra il compito e lo sfondo circostante. La Figura 2 mostra gli effetti dell'illuminazione sull'acuità visiva. Quando si considera l'illuminazione del compito visivo è importante considerare la capacità dell'occhio di svolgere il compito visivo con velocità e precisione. Questa combinazione è nota come prestazione visiva. La Figura 3 mostra gli effetti tipici dell'illuminazione sulla performance visiva di un dato compito.

Figura 2. Relazione tipica tra acuità visiva e illuminamento

Figura 3. Relazione tipica tra prestazioni visive e illuminamento

La previsione dell'illuminamento che raggiunge una superficie di lavoro è di primaria importanza nella progettazione illuminotecnica. Tuttavia, il sistema visivo umano risponde alla distribuzione della luminanza all'interno del campo visivo. La scena all'interno di un campo visivo viene interpretata differenziando tra colore della superficie, riflettanza e illuminazione. La luminanza dipende sia dall'illuminamento che dalla riflettanza di una superficie. Sia l'illuminamento che la luminanza sono grandezze oggettive. La risposta alla luminosità, tuttavia, è soggettiva.

Per produrre un ambiente che offra soddisfazione visiva, comfort e prestazioni, le luminanze all'interno del campo visivo devono essere bilanciate. Idealmente le luminanze che circondano un'attività dovrebbero diminuire gradualmente, evitando così forti contrasti. La variazione suggerita della luminanza in un'attività è illustrata nella figura 4.

Figura 4. Variazione della luminanza in un'attività

Il metodo lumen della progettazione illuminotecnica porta a un illuminamento medio del piano orizzontale sul piano di lavoro ed è possibile utilizzare il metodo per stabilire valori medi di illuminamento su pareti e soffitti all'interno di un interno. È possibile convertire i valori medi di illuminamento in valori medi di luminanza dai dettagli del valore medio di riflettanza delle superfici della stanza.

L'equazione relativa a luminanza e illuminamento è: 

Figura 5. Tipici valori di illuminamento relativo insieme ai valori di riflettanza suggeriti

La Figura 5 mostra un ufficio tipico con i relativi valori di illuminamento (da un sistema di illuminazione generale dall'alto) sulle superfici della stanza principale insieme alle riflettanze suggerite. L'occhio umano tende ad essere attratto da quella parte della scena visiva che è più luminosa. Ne consegue che i valori di luminanza più elevati di solito si verificano in un'area del compito visivo. L'occhio riconosce i dettagli all'interno di un compito visivo discriminando tra parti più chiare e più scure del compito. La variazione di luminosità di un compito visivo è determinata dal calcolo del contrasto di luminanza:

where

L_t = Luminanza del compito

L_b = Luminanza dello sfondo

ed entrambe le luminanze sono misurate in cd·m^-2

Le linee verticali in questa equazione indicano che tutti i valori di contrasto di luminanza sono da considerarsi positivi.

Il contrasto di un compito visivo sarà influenzato dalle proprietà di riflettanza del compito stesso. Vedi figura 5.

Controllo ottico dell'illuminazione

Se in un apparecchio di illuminazione viene utilizzata una lampada nuda, è improbabile che la distribuzione della luce sia accettabile e il sistema sarà quasi certamente antieconomico. In tali situazioni è probabile che la lampada nuda sia una fonte di abbagliamento per gli occupanti della stanza e, sebbene un po' di luce possa eventualmente raggiungere il piano di lavoro, è probabile che l'efficacia dell'installazione venga seriamente ridotta a causa dell'abbagliamento.

Sarà evidente che è richiesta una qualche forma di controllo della luce, e i metodi impiegati più frequentemente sono descritti in dettaglio qui di seguito.

ostruzione

Se una lampada è installata all'interno di un involucro opaco con una sola apertura per la fuoriuscita della luce, la distribuzione della luce sarà molto limitata, come mostrato nella figura 6.

Figura 6. Controllo dell'emissione luminosa per ostruzione

Riflessione

Questo metodo utilizza superfici riflettenti, che possono variare da una finitura altamente opaca a una finitura altamente speculare o simile a uno specchio. Questo metodo di controllo è più efficiente dell'ostruzione, poiché la luce parassita viene raccolta e reindirizzata dove è richiesta. Il principio in questione è illustrato nella figura 7.

Figura 7. Controllo dell'emissione luminosa per riflessione

Emittente

Se una lampada è installata all'interno di un materiale traslucido, la dimensione apparente della sorgente luminosa aumenta con una contemporanea riduzione della sua luminosità. I pratici diffusori purtroppo assorbono parte della luce emessa, il che di conseguenza riduce l'efficienza complessiva dell'apparecchio. La Figura 8 illustra il principio di diffusione.

Figura 8. Controllo dell'emissione luminosa per diffusione

Rifrazione

Questo metodo utilizza l'effetto "prisma", dove tipicamente un materiale prismatico di vetro o plastica "piega" i raggi di luce e così facendo reindirizza la luce dove è richiesta. Questo metodo è estremamente adatto per l'illuminazione interna generale. Ha il vantaggio di combinare un buon controllo dell'abbagliamento con un'efficienza accettabile. La Figura 9 mostra come la rifrazione aiuta nel controllo ottico.

In molti casi un apparecchio di illuminazione utilizzerà una combinazione dei metodi di controllo ottico descritti.

Figura 9. Controllo dell'emissione luminosa per rifrazione

Distribuzione della luminanza

La distribuzione della luce emessa da un apparecchio di illuminazione è significativa nel determinare le condizioni visive sperimentate successivamente. Ciascuno dei quattro metodi di controllo ottico descritti produrrà diverse proprietà di distribuzione dell'emissione luminosa dall'apparecchio di illuminazione.

Riflessi velati si verificano spesso nelle aree in cui sono installati videoterminali. I soliti sintomi riscontrati in tali situazioni sono la ridotta capacità di leggere correttamente il testo su uno schermo a causa della comparsa di immagini indesiderate ad alta luminosità sullo schermo stesso, tipicamente da apparecchi di illuminazione sopraelevati. Può svilupparsi una situazione in cui dei riflessi velati compaiono anche su carta su una scrivania in un interno.

Se gli apparecchi di illuminazione in un interno hanno una forte componente di emissione luminosa verticale verso il basso, allora qualsiasi carta su una scrivania sotto tale apparecchio rifletterà la sorgente luminosa negli occhi di un osservatore che sta leggendo o lavorando sulla carta. Se la carta ha una finitura lucida, la situazione è aggravata.

La soluzione al problema è fare in modo che gli apparecchi utilizzati abbiano una distribuzione del flusso luminoso prevalentemente inclinata rispetto alla verticale discendente, in modo che seguendo le leggi fondamentali della fisica (angolo di incidenza = angolo di riflessione) l'abbagliamento riflesso essere minimizzato. La Figura 10 mostra un tipico esempio sia del problema che della cura. La distribuzione dell'emissione luminosa dall'apparecchio utilizzato per superare il problema è indicata come a distribuzione a pipistrello.

Figura 10. Riflessioni velate

Anche la distribuzione della luce dagli apparecchi di illuminazione può portare a abbagliamento diretto, e nel tentativo di superare questo problema, le unità di illuminazione locale dovrebbero essere installate al di fuori dell'"angolo proibito" di 45 gradi, come mostrato nella figura 11.

Figura 11. Rappresentazione schematica dell'angolo proibito

Condizioni di illuminazione ottimali per il comfort visivo e le prestazioni

Quando si esaminano le condizioni di illuminazione per il comfort visivo e le prestazioni, è opportuno considerare quei fattori che influenzano la capacità di vedere i dettagli. Questi possono essere suddivisi in due categorie: caratteristiche dell'osservatore e caratteristiche del compito.

Caratteristiche dell'osservatore.

Questi includono:

• sensibilità del sistema visivo dell'individuo a dimensioni, contrasto, tempo di esposizione
• caratteristiche transitorie di adattamento
• suscettibilità all'abbagliamento
• caratteristiche motivazionali e psicologiche.

Caratteristiche del compito.

Questi includono:

• configurazione di dettaglio
• contrasto di dettaglio/sfondo
• luminanza di fondo
• specularità dei dettagli.

Con riferimento a compiti particolari, è necessario rispondere alle seguenti domande:

• I dettagli dell'attività sono facili da vedere?
• È probabile che il compito venga svolto per lunghi periodi?
• Se gli errori derivano dall'esecuzione del compito, le conseguenze sono considerate gravi?

Per produrre condizioni di illuminazione ottimali sul posto di lavoro è importante considerare i requisiti imposti all'impianto di illuminazione. Idealmente l'illuminazione del compito dovrebbe rivelare il colore, le dimensioni, il rilievo e le qualità della superficie di un compito, evitando contemporaneamente la creazione di ombre, bagliori e ambienti "duri" potenzialmente pericolosi per il compito stesso.

Bagliore.

L'abbagliamento si verifica quando c'è eccessiva luminanza nel campo visivo. Gli effetti dell'abbagliamento sulla visione possono essere suddivisi in due gruppi, denominati abbagliamento della disabilità ed fastidioso bagliore.

Considera l'esempio del bagliore dei fari di un veicolo in arrivo durante l'oscurità. L'occhio non può adattarsi contemporaneamente ai fari del veicolo e alla luminosità molto inferiore della strada. Questo è un esempio di abbagliamento invalidante, poiché le sorgenti luminose ad alta luminanza producono un effetto invalidante dovuto alla dispersione della luce nel mezzo ottico. L'abbagliamento della disabilità è proporzionale all'intensità della fonte di luce incriminata.

L'abbagliamento fastidioso, che è più probabile che si verifichi negli interni, può essere ridotto o addirittura eliminato del tutto riducendo il contrasto tra l'attività e l'ambiente circostante. Le finiture opache a riflessione diffusa sulle superfici di lavoro sono da preferire alle finiture lucide oa riflessione speculare e la posizione di qualsiasi sorgente luminosa offensiva deve essere al di fuori del normale campo visivo. In generale, le prestazioni visive di successo si verificano quando il compito stesso è più luminoso dei suoi immediati dintorni, ma non eccessivamente.

All'entità dell'abbagliamento fastidioso viene assegnato un valore numerico e confrontato con valori di riferimento per prevedere se il livello di abbagliamento fastidioso sarà accettabile. Il metodo di calcolo dei valori dell'indice di abbagliamento utilizzato nel Regno Unito e altrove è considerato in "Misurazione".

Misurazione

Rilievi illuminotecnici

Una tecnica di rilevamento spesso utilizzata si basa su una griglia di punti di misurazione sull'intera area in esame. La base di questa tecnica è dividere l'intero interno in un numero di aree uguali, ciascuna idealmente quadrata. L'illuminamento al centro di ciascuna delle aree viene misurato all'altezza del piano di lavoro (tipicamente 0.85 metri sopra il livello del pavimento) e viene calcolato un valore medio di illuminamento. La precisione del valore dell'illuminamento medio è influenzata dal numero di punti di misura utilizzati.

Esiste una relazione che abilita il ordine numero di punti di misura da calcolare dal valore di indice della stanza applicabile all'interno considerato.

Qui lunghezza e larghezza si riferiscono alle dimensioni della stanza e l'altezza di montaggio è la distanza verticale tra il centro della sorgente luminosa e il piano di lavoro.

La relazione a cui si fa riferimento è data da:

Numero minimo di punti di misurazione = (x + 2)²

dove "x” è il valore dell'indice della stanza portato al numero intero successivo più alto, tranne che per tutti i valori di RI uguale o maggiore di 3, x viene preso come 4. Questa equazione fornisce il numero minimo di punti di misurazione, ma le condizioni spesso richiedono l'utilizzo di più di questo numero minimo di punti.

Quando si considera l'illuminazione di un'area di lavoro e dei suoi dintorni immediati, la variazione dell'illuminamento o uniformità di illuminamento deve essere considerato.

Su qualsiasi area di lavoro e nelle sue immediate vicinanze, l'uniformità non dovrebbe essere inferiore a 0.8.

In molti luoghi di lavoro non è necessario illuminare tutte le aree allo stesso livello. L'illuminazione localizzata o locale può fornire un certo grado di risparmio energetico, ma qualunque sia il sistema utilizzato, la variazione dell'illuminazione all'interno di un interno non deve essere eccessiva.

I diversità di illuminamento è espresso come:

In qualsiasi punto dell'area principale dell'interno, la diversità di illuminamento non deve superare 5:1.

Gli strumenti utilizzati per misurare l'illuminamento e la luminanza hanno tipicamente risposte spettrali che variano dalla risposta del sistema visivo umano. Le risposte vengono corrette, spesso mediante l'uso di filtri. Quando i filtri sono incorporati, gli strumenti sono indicati come colore corretto.

Ai misuratori di illuminamento viene applicata un'ulteriore correzione che compensa la direzione della luce incidente che cade sulla cella del rivelatore. Si dice che siano strumenti in grado di misurare con precisione l'illuminamento da diverse direzioni della luce incidente coseno corretto.

Misurazione dell'indice di abbagliamento

Il sistema utilizzato frequentemente nel Regno Unito, con variazioni altrove, è essenzialmente un processo in due fasi. La prima fase stabilisce un indice di abbagliamento non corretto valore (UGI). La Figura 12 fornisce un esempio.

Figura 12. Viste in alzato e in pianta di interni tipici utilizzati nell'esempio

L'altezza H è la distanza verticale tra il centro della sorgente luminosa e l'altezza degli occhi di un osservatore seduto, che normalmente è considerata pari a 1.2 metri sopra il livello del pavimento. Le dimensioni maggiori della stanza vengono quindi convertite in multipli di H. Quindi, essendo H = 3.0 metri, allora lunghezza = 4H e larghezza = 3H. Devono essere effettuati quattro calcoli separati di UGI per determinare lo scenario peggiore secondo i layout mostrati nella figura 13.

Figura 13. Possibili combinazioni di orientamento dell'apparecchio e direzione di visione all'interno dell'interno considerato nell'esempio

Le tabelle sono prodotte dai produttori di apparecchi di illuminazione che specificano, per dati valori di riflettanza del tessuto all'interno di una stanza, valori di indice di abbagliamento non corretto per ogni combinazione di valori di X e Y.

La seconda fase del processo consiste nell'applicare fattori di correzione ai valori UGI in base ai valori del flusso di uscita della lampada e alla deviazione del valore dell'altezza (H).

Il valore dell'indice di abbagliamento finale viene quindi confrontato con il valore dell'indice di abbagliamento limite per interni specifici, fornito in riferimenti come il codice CIBSE per l'illuminazione interna (1994).

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