Tale dinamicità non si e mai trasformata in uno strumento utile per la progettazione interna dell'illuminazione naturale, ma è stato il suo maggior ostacolo. Infatti una sorgente luminosa così discontinua e poco prevedibile non può garantire dei livelli di prestazione luminosa per cui spesso ci si è affidati, quasi completamente, all'illuminazione artificiale. Quest'ultima però oltre ad essere economicamente ed ecologicamente costosa non potrà mai raggiunge i livelli qualitativi della luce solare.

Il suo principale vantaggio, però, è quello di essere costante nel tempo per cui se necessito di un determinato illuminamento, installando uno certa quantità di lampade, sono sicuro che l'ottengo per tutto l'arco dell'anno. Ma l'utilizzo dell'energia elettrica non dovrebbe essere il principale modo con cui vediamo, ma dovrebbe subentrare solamente quando la luce naturale è insufficiente.

Per riuscire ad utilizzare la luce naturale è necessario prima di tutto conoscere il suo comportamento al variare delle ore e dei giorni, poiché solo attraverso queste informazioni si può iniziare un'interpretazione di tipo matematico. Si sono intraprese così una serie di campagne di misurazione sia con rilevamenti a terra che attraverso l'utilizzo di satelliti che hanno offerto la reale possibilità di concepire la progettazione della luce naturale in modo dinamico. Tale approccio analizza il comportamento luminoso all'interno di un ambiente al fine di fornire delle informazioni di tipo probabilistico sui livelli di illuminamento che si potranno avere durante l'anno e li sintetizza in un unico valore. Questo metodologia non ha ancora avuto alcun riconoscimento dal mondo scientifico che è consapevole dei limiti legati all'utilizzo dei tradizionali metodi di progettazione, ma non ha ancora individuato un valido sostituto.

Quello che verrà presentato in questo lavoro sono i limiti e gli errori che si commettono con l'utilizzo del fattore di luce diurna e come utilizzo di un diverso approccio possa essere un valido aiuto per l'architetto che voglia condizionare le sue decisioni dal comportamento della luce naturale.

Per riuscire a spiegare in maniera esaustiva l'argomento si è divisa la tesi in 5 capitoli al fine di fornire gli strumenti necessari per avere un quadro completo. Nel primo capitolo si è descritto il rapporto tra luce ad architettura soffermandosi su come l'evoluzione tecnologica abbia influito sul suo utilizzo. su come l'uomo percepisce questo fenomeno e su come gli architetti la sfruttino o meno all'interno degli edifici. Successivamente vi e la presentazione dei diversi modi con cui, negli anni, si è cercato di descrivere in maniera matematica il comportamento della luce, affiancando un discorso di reperimento dei dati climatici sottolineando la loro necessità per un dinamica della si mette l'accento su quali siano le modalità di Progettazione riconosciute dal mondo scientifico e legislativo e su come recenti studi cerchino di proporre delle valide alternative sottolineando quelli che sono i rispettivi pregi e difetti. Attualmente l'approccio dinamico, a causa della quantità di calcoli necessari,è legato all'utilizzo di programmi di calcolo attraverso il guade si simula il comportamento luminoso durante tutto l'anno. Nel quarto capitolo si sono analizzati alcuni programmi per individuare quelli che rispondessero alle esigenze dell'approccio dinamico. Tra questi si è deciso di sceglierne uno al fine di svolgere delle simulazione per poter confrontare i risultati ottenuti nella concezione statica della luce con quelli della concezione dinamica. Nel quinto capitolo quindi si è definito un semplice volume su cui sono state effettuate una serie di variazioni per osservare se i due approcci ne avrebbero percepito le differenze, su cosa significassero i risultati ottenuti e su quale possa essere il contributo dato alla progettazione architettonica l'utilizzo di un approccio o di un altro.

Ad oggi l'approccio dinamico non ha ancora ricevuto alcun riconoscimento ufficiale dal mondo scientifico, per cui si continua a progettare con il fattore medio di luce diurna, ma recenti studi hanno avuto in ogni caso il merito di porre nuovamente l'accento sulla complessità dell'illuminazione naturale e sul bisogno di ulteriori ricerche per riuscire a sfruttarne a piene le potenzialità.

1.4 LA LUCE IN ARCHITETTURA

2 SORGENTI DI LUCE NATURALE

2.1 IL SOLE COME SORGENTE LUMINOSA

2.1.1 Posizione solare

2.1.2 Calcolo dell'illuminamento diretto

2.2 IL CIELO COME SORGENTE LUMINOSA

2.1 Modelli di cielo coperto

2.2.1.1 Cielo coperto a luminanza uniforme

2.2.1.2 Cielo coperto a luminanza variabile (CIE standard)

2.2.2 Modello di cielo sereno

2.2.2.1 Cielo sereno (CIE standard)

2.2.3 Modello di cielo intermedio

2.2.3.1 Modello di Nakamura - Oki (CIE standard)

2.2.4 Modelli cielo coperto -intermedio -sereno

2.2.4.1 Modello intermedio (IESNA)

2.2.4.2 Modello CSTB (modello di Oerrudeau-Chevel)

2.2.4.3 Modello "All-Weather sky" o di Perez

2.2.4.4 Modello standard general sky (CIE)

2.3 Daylight coefficient

2.4 reperimento dati climatici

2.4.1 Rilievo a terra : IDMP

2.4.2 Rilevamenti satellitari: Satel-light

3. La progettazione della luce naturale negli edifici: aproccio dinamico e approccio statico

3.1 QUADRO NORMATIVO

3.2 APPROCCIO STATICO

3.2.1 Fattore di luce diurna

3.2.1.1 I normogrammi della BRS

3.2.1.2 Il diagramma di Waldram

3.2.2 Fattore medio di luce diurna

3.2.3 Determinazione dell'ombreggiamento

3.2.4 Metodo del flusso totale

3.3 APPROCCIO DINAMICO

3.3.1 Daylight Autonomy (DA)

3.3,2 Useful Daylight Illuminances (UDI)

3.3.3 Daylight Saturation Percentage (DSP)

3.3.4 Annual Light Exposure (ALE)

4 STRUMENTI DI SIMULAZIONE DELLA LUCE

4.1 POTENZIALITA DEGLI STRUMENTI DI PROGETTAZIONE IN UN APPROCCIO DINAMICO

4.2 L'UTILIZZO DEI SOFTWARE PER IL CALCOLO DELL'ILLUMINAZIONE NATURALE

4.2.1 Algoritmi di calcolo

4.2.1.1 Radiosity

4.2.1.2 Ray-tracing

4.2.2 Analisi di alcuni programmi di simulazione

Daylight 1-2-3

Ecotect 5.50

Relux professional 2007 - Relux Vision

Sky vision v 1.2.1

Spot 4

Daysim 2.1

4.2.3 Considerazioni

5 SPERIMENTAZIONE SULL'USO DELL'APPROCCIO DINAMICO

5.1 STRUMENTI UTILIZZATI

5.2 METODOLOGIA

5.3 VOLUMI OGGETTO DI ANALISI

5.4 VALUTAZIONE ATTRAVERSO IL FATTORE MEDIO DI LUCE DIURNA: APPLICAZIONE DELLA NORMATIVA ITALIANA

5.5 SIMULAZIONI DINAMICHE E STATICHE

5.6 CONSIDERAZIONI

APPENDICE: risultati completi delle simulazioni