Finestre · Luce naturale

Calcolo del fattore medio di luce diurna e del rapporto vetrato

Una finestra è un buco che si apre nell’isolamento per far entrare la luce, e tutte e due le metà di questa frase hanno un numero. La luce dipende dal vetro che resta dopo che il telaio si è preso la sua parte (di solito solo due terzi dell’apertura), da quanto è pulito, da quanto cielo vede e da quanto è chiaro il locale. Il costo è il calore che esce da lì ogni notte per il resto della vita dell’edificio. Questa pagina mette le due cose sulla stessa schermata e ti dice quanto ti costerà in watt un punto in più di fattore medio di luce diurna (FLDm).

Il locale

Lunghezza m

Larghezza m

Altezza m

Destinazione del locale

Gli obiettivi sono i minimi britannici di fattore medio di luce diurna del BRE / BS 8206-2. Sono una soglia, non un traguardo: un locale esattamente all’obiettivo ha ancora bisogno della luce accesa per buona parte della giornata. In Italia il DM 5 luglio 1975 chiede il 2 % in ogni locale di abitazione, con un altro metodo di calcolo: vedi sotto.

L’apertura

Larghezza mm

Altezza mm

Tipo di serramento

Inglesine verticali

Inglesine orizzontali

Larghezza inglesina mm

Quante finestre uguali nel locale

Vetro e cielo

Trasmissione luminosa τ_v

Fattore di manutenzione

Angolo di cielo visibile θ °

Coefficiente di riflessione R

θ è l’angolo di cielo visibile dal centro della finestra, misurato in sezione dall’orizzontale. Dipingere un locale di bianco invece che grigio medio rende più fattore di luce diurna di quanto si pensi, ed è la mossa più economica di questa pagina.

Quanto costa in calore

U_w del serramento

U della parete

ΔT K

La finestra sostituisce parete, quindi quello che costa è la differenza tra le due, non il totale. Porta il risultato nel calcolo delle dispersioni della casa (in inglese) per vederlo nel contesto, o calcola bene l’U_w con il calcolatore della trasmittanza dei serramenti.

—

Superficie vetrata

— m²

Fattore medio di luce diurna

— %

Vetro / pavimento

— %

Costo in calore

— W

I due calcoli

quello che è davvero vetro A_g = ( W − 2f − n_v·b ) · ( H − 2f − n_h·b ) // per finestra, poi × quante rapporto vetrato = A_g / (W · H) fattore medio di luce diurna – la formula del BRE ADF = ( T · A_g · θ ) / ( A · ( 1 − R² ) ) T = τ_v · fattore di manutenzione θ = angolo di cielo visibile, in gradi A = tutte le superfici interne: pavimento, soffitto, le quattro pareti R = coefficiente di riflessione medio di quelle superfici, pesato sulle aree quanto costa la luce Q = ( U_w − U_parete ) · A_finestra · ΔT // watt, condizioni di progetto

Tre cose di quella formula meritano attenzione.

Il telaio non è un errore di arrotondamento. Un’anta battente in un’apertura di 1200 × 1400 dà 1,18 m² di vetro su 1,68 m² di apertura: il telaio si è mangiato il 30 % della luce prima di tutto il resto. Dividi lo stesso serramento in sei specchiature con le inglesine e ne perdi un altro pezzo. Per questo un fisso accanto a un’anta della stessa misura è visibilmente più luminoso.

Al denominatore c’è il locale, non la finestra. Il fattore di luce diurna non è una proprietà della finestra, ma della finestra e del locale su cui si apre. Metti la stessa finestra in un locale profondo il doppio e il fattore si dimezza. Per questo anche dipingere le pareti di bianco è una mossa vera e non d’arredo: passare da R = 0,3 a R = 0,6 alza il risultato di circa il 40 %, al prezzo della pittura.

L’angolo di cielo punisce le città. θ è 90° per una finestra libera e forse 45° con un edificio dall’altra parte della strada: la stessa finestra nello stesso locale dà metà della luce, e nessun vetro migliore la restituisce.

Cosa significa il numero

ADF	Come appare il locale
< 1 %	Buio. Luce elettrica accesa tutto il giorno, con qualsiasi tempo.
1 – 2 %	La luce del giorno si nota ma non basta. Luce integrativa quasi sempre.
2 – 5 %	Prevalentemente illuminato dal giorno. Le luci restano spente in una giornata chiara.
> 5 %	Molto ben illuminato, e ora il problema diventano l’abbagliamento, il surriscaldamento estivo e le dispersioni invernali.

Esempio da verificare a mano

Il soggiorno con cui si apre questa pagina: 4,0 × 3,5 × 2,5 m, un’anta battente in un’apertura di 1200 × 1400 mm, vetrocamera basso emissivo.

vetro (1200 − 210) × (1400 − 210) = 990 × 1190 = 1,178 m² apertura 1,68 m² → rapporto vetrato 70,1 % locale A = 2(4·3,5) + 2(4·2,5) + 2(3,5·2,5) = 28 + 20 + 17,5 = 65,5 m² 1 − R² = 1 − 0,25 = 0,75 ADF T = 0,70 × 0,90 = 0,63 (0,63 × 1,178 × 90) / (65,5 × 0,75) = 66,80 / 49,13 = 1,36 % calore (1,4 − 0,30) × 1,68 × 23 = 42,5 W 42,5 / 1,36 = 31 W per 1 % di fattore di luce diurna

Quindi il locale manca l’obiettivo BRE dell’1,5 % per i soggiorni: di poco, ma lo manca. Per raggiungerlo il vetro deve passare da 1,178 a 1,300 m², che sulla stessa larghezza di 1200 mm vuol dire una finestra alta 1523 mm invece di 1400. Quei 123 mm di altezza in più comprano lo 0,14 % di fattore di luce diurna e costano circa 4 W. Fare lo stesso serramento fisso invece che apribile ci arriverebbe senza spendere niente: la luce è finita nel telaio.

Cosa questa pagina non fa

Media, non distribuzione. Un numero per tutto il locale. Non può dirti che l’angolo in fondo è buio, e in un locale profondo è proprio quello che conta. Come regola pratica, la luce utile entra nel locale per circa 2–2,5 volte l’altezza dell’architrave della finestra; oltre, la media mente.
Niente orientamento, niente sole. Il fattore di luce diurna è definito apposta per un cielo coperto, quindi ignora deliberatamente l’orientamento della finestra. I locali reali ricevono il sole diretto, e una finestra a sud non si comporta per niente come una a nord della stessa misura.
Il costo in calore è notturno e nel caso peggiore. Ignora gli apporti solari che ne restituiscono una parte durante la stagione di riscaldamento (sono reali e, su una facciata a sud, possono esserne la maggior parte) e ignora il surriscaldamento estivo, che rende le grandi vetrate molto più care di quanto suggerisca questo numero.
L’ADF è il metodo vecchio. La BS 8206-2 è stata ritirata e la UNI EN 17037 è la norma attuale: chiede un illuminamento obiettivo su una parte dello spazio per una parte delle ore di luce, valutato con una simulazione sui dati climatici locali. La media del BRE resta il primo schizzo giusto, ma non è una risposta normativa. In Italia il DM 5 luglio 1975 chiede per ogni locale di abitazione un FLDm non inferiore al 2 % e una superficie finestrata apribile di almeno 1/8 del pavimento (la parte apribile, non il vetro che misura questa pagina). Il calcolo del FLDm indicato è quello della Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici n. 3151 del 1967 e della UNI 10840, con un fattore finestra e un coefficiente di riduzione propri: questa pagina non lo applica, e la formula del BRE non dà gli stessi numeri.
Niente tende, persiane, sguinci profondi o balconi sopra. Tutti abbassano il valore, a volte della metà.

Da leggere. Usalo per dimensionare presto una finestra, confrontare soluzioni e discutere di un telaio. Tutto ciò che va dimostrato (il FLDm del DM 5 luglio 1975 in una pratica edilizia, una conformità alla UNI EN 17037) richiede il metodo previsto o una simulazione dell’illuminazione naturale sulla geometria reale.