Scelta del sistema di controllo dell’illuminazione in base alle caratteristiche

Il risparmio energetico che si riesce ad ottenere con un sistema di controllo, dipende strettamente dalla quantità di luce naturale che si riesce ad ottenere in un ambiente. A sua volta la quantità di luce naturale dipende dalle dimensioni delle finestre, dalla progettazione architettonica dell’edificio, dalle dimensioni del locale e dai colori delle sue pareti. Proponiamo una procedura di scelta che potrebbe portare ad un risparmio di circa il 30% dell’energia consumata per l’illuminazione. Tale procedura, ideata per gli uffici, ma estendibile per analogia anche ad altri ambienti, si sviluppa in due passi, prima la valutazione della quantità di luce naturale presente (da: Daylighting Manual, Public Works, Canada, March 1990), poi la scelta basata su un diagramma decisionale (da: EC Joule-Thermie Maxibrochures).

1^ fase: calcolo della disponibilità della luce naturale

• Calcolo del fattore finestra-muro (FFM): è il rapporto tra la superficie vetrata e la superficie del muro sul quale sono inserite le finestre. Solitamente il valore normale con le finestre normalmente usate è di 0,35, che può diventare anche di 0,50 con finestre grandi, o ridursi a 0,25 con finestre piccole;
• Calcolo del fattore di trasmittanza FT (quantità di luce che attraversa la vetrata in relazione a quella esterna) che dipende dal tipo di vetro utilizzato (tabella 4);
• Calcolo del fattore di ostruzione FO, che fornisce una indicazione di quanto la luce che entra dalla finestra sia ostruita da ostacoli esterni (figura 5 e tabella 5).

Tabella 4 – Fattore di trasmittanza

Tabella 5 – Fattore di ostruzione

• Calcolo del fattore di disponibilità della luce naturale FD = FFM x FT x FO. Se ad esempio abbiamo un rapporto finestra-muro di 0,35, utilizziamo un vetro singolo trasparente (0,89) e l’ostruzione è compresa tra il 50% ed il 70% (0,85), otteniamo un fattore di disponibilità pari a 0,35 x 0,89 x 0,85 = 0,26. Se questo indice risulta maggiore od uguale a 0,25 si può ritenere che ci sia una buona disponibilità di luce naturale, in caso contrario si prendono decisioni sul sistema di controllo come se la luce naturale non esistesse.

2^ fase: scelta delle tecniche di controllo utilizzabili
Questa seconda fase inizia e termina con l’analisi del diagramma decisionale di figura 6. Va meglio chiarito il significato dei vari tipi di presenza umana nei locali. Per presenza variabile si intende che chi occupa il locale vi trascorre solo una parte del proprio tempo lavorativo o abitativo. La presenza continuativa invece significa che viene trascorsa l’intera giornata nell’ambiente. La differenza tra presenza non continuativa programmabile e non, sta nel fatto che nel primo caso le persone trascorrono periodi di tempo che non comprendono l’intera giornata, ma in tempi ben definiti (es. scuola), mentre nel secondo la lunghezza dei periodi di tempo può essere la stessa, ma in tempi non prevedibili a priori (es. magazzini).

Proponiamo una tabella di sintesi che comprende i principali suggerimenti di carattere pratico per il risparmio energetico con l’illuminazione.

Tabella 6 – Interventi di carattere pratico per risparmiare energia con l’illuminazione

Illuminazione esterna
Merita un capitolo a parte il risparmio energetico che si può ottenere da una corretta scelta, installazione e gestione degli impianti di illuminazione esterna sia pubblica che privata. Già da alcuni anni diverse leggi regionali (ed è in discussione attualmente una legge a livello nazionale) si sono occupate di tecniche di riduzione dell’inquinamento luminoso con conseguente risparmio energetico degli impianti di illuminazione esterni.
Scelta delle sorgenti luminose
L’uso di lampade di avanzata tecnologia ed elevata efficienza luminosa costituisce un criterio tecnico (imposto anche dalla legge 296/06 per ottenere i benefici fiscali previsti), affinché gli impianti di illuminazione esterna possano essere considerati a risparmio energetico. L’obiettivo è la sostituzione delle sorgenti a vapore di mercurio, che sono lampade a bassa efficienza ed inquinanti, con sorgenti a vapori di sodio ad alta o bassa pressione o di lampade a ioduri metallici

Installazione delle sorgenti luminose
Le leggi regionali sul risparmio energetico prevedono che i nuovi impianti debbano possedere apparecchi che, una volta installati, emettano non più di 0,49 cd di intensità luminosa ogni 1000 lumen emessi, per un angolazione pari o maggiore a 90° (cioè oltre la linea di orizzonte). Questo significa non ammettere (o ammettere pochissimo) flusso luminoso al di sopra della linea di orizzonte (figura 8), al contrario di quello che è sempre successo con la distribuzione luminosa classica (figura 7). E’ importante sottolineare quindi l’importanza di una corretta installazione dell’apparecchio di illuminazione: se infatti l’apparecchio, pur adeguato, fosse installato in posizione inclinata, si creerebbe comunque un flusso luminoso verso l’alto con conseguente dispersione energetica.

Gestione delle sorgenti luminose
L’utilizzo di impianti per la riduzione del flusso luminoso è un ulteriore meccanismo funzionale ad un uso razionale dell’energia elettrica ai fini del risparmio energetico. Inoltre questi sistemi hanno effetti positivi sulla durata degli apparecchi illuminanti.
“Tutti i nuovi impianti di illuminazione esterna pubblica e privata…devono essere muniti di
appositi dispositivi, che agiscono puntualmente su ciascuna lampada o in generale sull\'intero impianto, in grado di ridurre e controllare il flusso luminoso in misura non inferiore al 30% rispetto al pieno regime di operatività. L\'orario entro cui operare tale riduzione è stabilito con atto dell\'Amministrazione comunale competente”. Quello che avete appena letto è un articolo del Regolamento di attuazione della Legge Regionale 19/03 dell’Emilia Romagna: le altre leggi regionali dicono sostanzialmente la stessa cosa, ovvero che l’installazione di apposite apparecchiature per ridurre la tensione di alimentazione (o più semplicemente di tecniche per ridurre le sorgenti luminose accese), con conseguente diminuzione della potenza assorbita dall’impianto ovvero del consumo di energia elettrica, comporta un notevole vantaggio sotto il profilo del risparmio energetico.
La soluzione più agevole prevede lo spegnimento alternato del 50% degli apparecchi illuminanti, con conseguente generazione al suolo di zone alternate di luce ed ombra. La facilità di applicazione di questa tecnica si scontra però spesso con le esigenze di sicurezza che richiedono spesso una uniformità di luminanza del manto stradale: in questi casi non è utilizzabile lo spegnimento alternato.
L’altra soluzione consiste nella riduzione del flusso luminoso attraverso la riduzione della tensione di alimentazione. I sistemi di riduzione del flusso luminoso si suddividono principalmente in 2 categorie:

• sistemi di riduzione centralizzati, che agiscono a livello di quadro riducendo la tensione a valle dello stesso indiscriminatamente a tutte le sorgenti luminose che vi sono collegate e senza distinzione alcuna (per questo motivo non sono applicabili ovunque, ma sono di semplice installazione ed hanno dei tempi di ritorno dell’investimento molto ridotti);
• sistemi di riduzione punto a punto, che agiscono direttamente sulla singola lampada, e quindi molto versatili, efficaci, ma con costi più elevati.

Entrambi i sistemi possono essere adottati indifferentemente, e possono essere telecontrollati a distanza, per monitorarne le caratteristiche ed anomalie e variarne le condizioni operative a seconda delle specifiche esigenze. In particolare nei sistemi punto a punto è possibile anche conoscere il guasto sulla singola lampada.
La scelta di un sistema o dell\'altro è legata a considerazioni che deve fare il singolo comune in base a principi di opportunità, struttura organizzativa, esigenze specifiche, impegno economico e benefici reali o preventivati. Per quanto riguarda il telecontrollo non è obbligatorio ma fortemente consigliato per i sistemi centralizzati, per gestirne al meglio le funzionalità, mentre è spesso obbligatorio nei sistemi punto a punto, in quanto basati su curve di accensione/intervento preimpostate.

La regolazione del flusso non deve essere generalizzata su tutto il territorio, ma al contrario personalizzata in funzione delle caratteristiche e delle tipologie delle diverse strade: ad esempio, nelle zone ritenute più pericolose vi sarà una maggiore illuminazione. Inoltre, l’abbassamento di tensione diversificato a seconda delle zone, avverrà solo negli orari più avanzati della notte: durante le ore serali, infatti, ovvero negli orari più frequentati dal pubblico, l’illuminazione di base resterà invariata e solo ad una certa ora scatterà una diminuzione di tensione, in genere si imposta un ciclo di riduzione fisso di 7 ore, 2 ore prima e 5 ore dopo la mezzanotte naturale (figura 9).
La riduzione del flusso luminoso che si riesce ad ottenere (dal 25 al 50% a seconda del tipo di lampada) permette un risparmio energetico che va dal 20 al 55% (a seconda del tipo di lampada).

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