Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Giuseppe Rossi I.N.Ri.M. - Istituto Nazionale Ricerca Metrologica – Torino
e-mail: [email protected]
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -1-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
§ Aspetti fisici
§ Aspetti normativi – UNI 11248
§ Spettro delle sorgenti
§ Stima - tolleranze
§ Misurazione
§ Sviluppi futuri
Argomenti
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -2-
Analisi principalmente indirizzata al contributo degli impianti di illuminazione pubblica
Contributi alla luce dispersa verso l’alto
Caso impianto extraurbano • Luce emessa direttamente
verso l’alto • Luce emessa verso zone con
requisiti normativi • Carreggiata • Zone contigue
• Luce emessa verso zone senza requisiti normativi
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -3-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Eccettuato il primo contributo tutte le altre componenti sono dovute a radiazione riflessa
Contributi alla luce dispersa verso l’alto
Caso impianto urbano • Luce emessa direttamente
verso l’alto • Luce emessa verso zone con
requisiti normativi • Carreggiata • Zone contigue
• Luce emessa verso zone senza requisiti normativi
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -4-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Tutte le componenti sono dovute a una o più riflessioni Il fattore spettrale di riflessione delle superfici riduce il contributo globale e modifica lo
spettro della radiazione dispersa
Sviluppo di un modello: contributi
§ Eccettuati casi patologici, il contributo della radiazione emessa direttamente verso l’alto è trascurabile. § Non esistono problemi concettuali o normativi nel considerare questo
contributo
§ Il livello di inquinamento luminoso è direttamente proporzionale al flusso luminoso dell’apparecchio di illuminazione § Per ridurre il livello di inquinamento luminoso occorre migliorare l’efficienza
illuminotecnica dell’apparecchio (minor flusso luminoso emesso a parità di requisiti della categoria illuminotecnica)
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -5-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Sviluppo di un modello: contributi § L’effetto sul deterioramento del contrasto corpo– sfondo
nell’osservazione dei corpi celesti dipende dalla frazione di energia dispersa verso l’alto nei vari angoli § All’aumentare del percorso in atmosfera
§ Maggior attenuazione § Maggior diffusione
§ Definizione di una funzione ponderale normativa
§ Il fattore di riflessione delle superfici illuminate interviene pesantemente nel definire quantità e direzione del flusso luminoso disperso ü Valori misurati del fattore spettrale di riflessione delle superfici illuminate ü Valori normativi, per stime progettuali ü Tipi di superfici
ü Con riflessione isotropa (lambertiana) -> fattore di riflessione ρ ü Con riflessione anisotropa -> coefficiente di luminanza q
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -6-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Norma UNI 11248: sistemi adattivi Flusso luminoso minimo per garantire il requisito normativo
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -7-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Maintained value(standard requirement)
Luminance
Initial value (design data)
Time interval between two consecutivemaintenance operations
Luminance measurement uncertainty
Istantaneous luminance
Istantaneous power
Initial value (measured)
Final value (measured)
Erroneous extimation of overdimensioning due to other parameters
Final value (design data)
Over-dimensioning due to design factor of safety
Traditional installation Adaptive installation
Time interval between two consecutivemaintenance operations
Time
Istantaneous luminanceControlled design value
Power
Sviluppo di un modello, anzi due
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -8-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
§ Modello che preveda l’incremento di luminanza della volta celeste in un dato luogo e in una data direzione in funzione delle caratteristiche dell’impianto di illuminazione installato alla distanza d ü Non ha finalità immediatamente progettuali ü Permette di definire dimensioni e requisiti illuminotecnici delle zone di
protezione
§ Modello che preveda l’emissione verso l’alto dell’impianto di illuminazione ü Ripartizione dell’intensità luminosa o flusso luminoso per definiti
angoli ü Permette di definire le caratteristiche dell’impianto rispetto
all’inquinamento luminoso conseguente
Misure per lo sviluppo di un modello (secondo tipo)
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -9-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
§ L’impianto viene considerato come una unica sorgente luminosa ü Sovrapposizione degli effetti per considerare più apparecchi di illuminazione ü Misure di ripartizione dell’intensità luminosa eseguite con la tecnica di campo
vicino
• Per angoli di osservazione superiori a circa 10° il manto stradale si comporta come una superficie lambertiana ü La luminanza è
proporzionale all’illuminamento
• Il contributo della parte di palo illuminato è superiore a quella dell’apparecchio di illuminazione (vetro non piano)
• Risulta critica la corretta orizzontalità dell’apparecchio (in particolare se con vetro piano)
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -10-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900100011001200130014001500160017001800190020002100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900100011001200130014001500160017001800190020002100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
Pixel orizzontali ! ! "
Pixelverticali!!
"
! 0,10,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,1
" 1,2
Luminanza! cd m#2 "
Esempio dei risultati
• La tabella riassume risultati tipici del flusso luminoso emesso verso l’alto, nei quali si evidenzia il preponderante contributo della radiazione diffusa in vari settori sferici
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -11-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Esempio dei risultati
100 120 140 160 1800
50
100
150
200
250
Angolo polare °
Intensitàluminosacd
Ripartizione dell'intensità luminosaConfronto Piani C0 ! C90 ! C180 ! C270
Condizione Sorgente Impianto Tra 90°e 180° 0,1 15 % Tra 90°e 110° 0,07 1,6 % Tra 88°e 92° 0,02
• Le superfici illuminate significative per la radiazione diretta sono: § Manto stradale § Zone contigue
ü Marciapiede ü Prati
• Le superfici illuminate significative per la radiazione indiretta sono § Pareti edifici (lambertiane e direzionali) § Superfici vetrate (direzionali)
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -12-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Caratteristiche delle superfici
Sinergia tra differenti aspetti della smart city come, per esempio, le superfici studiate per ridurre l’effetto estivo di bolla di calore
• Asfalti chiari • Superfici che riflettono maggiormente verso la direzione di incidenza
Effetti spettrali § Visione fotopica – scotopica e mesopica
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -13-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Attenzione nel confrontare spettri normalizzati: quello che conta è lo spettro a parità di luminanza
S/P rapporto visione scotopica – visione fotopica
Esempio di distribuzione spettrale
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -14-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
400 500 600 7000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Wavelenght in nanometer
Relativespectraldistribution
Spectral distributionversus grid points
point 1
point 2
point 3
point 4
Distribuzione spettrale della radiazione emessa dall’apparecchio di illuminazione verso alcuni punti della griglia normativa di calcolo
Esempio di distribuzione spettrale
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -15-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
Distribuzione spettrale della radiazione riflessa verso l’osservatore dagli stessi punti della griglia normativa di calcolo
400 500 600 7000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Wavelenght in nanometer
Relativespectraldistribution
Spectral distributionversus grid points
point 1
point 2
point 3
point 4
Radiazione utile -> luminanza del manto stradale Radiazione debilitante -> emissione apparecchio a 80° – 90° Lo spettro globale può essere poco significativo
Modello (proposta) § Caratteristiche dell’apparecchio di illuminazione
• Già richieste per i calcoli illuminotecnici
§ Tolleranze di installazione • Requisito minimo normativo
§ Parametri minimi dell’ambiente illuminato • Altezza edifici • Distanza trasversale tra gli edifici • Indicazioni normative sulle caratteristiche delle superfici illuminate
§ Algoritmo di calcolo § Parametri di qualità
• Indice di potenziale di inquinamento luminoso ü Funzione ponderale sulla direzione di emissione ü Funzione ponderale spettrale per l’osservazione astronomica
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -16-
Misure
§ Luminanza e radianza spettrale • Permette di identificare i vari contributi e analizzare quelli più
significativi • Da postazioni elevate • Con droni
§ Luminanza della volta celeste § Metodologia critica per l’elevata influenza delle condizioni
atmosferiche
§ Valutazioni su intere città § Problemi di attenuazione atmosferica e di luminanza atmosferica
§ Valutazioni su singoli impianti § Indicazioni normative per la semplificazione delle metodologie di
acquisizione
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -17-
Conclusioni § Concrete possibilità di
§ Valutare a priori l’impatto ambientale di un impianto di illuminazione § Verificare in termini quantificare le reali prestazioni di un impianto ai fini
dell’inquinamento luminoso § Il progetto europeo 16NRM02 SURFACE prevede caratterizzazioni del
manto stradale anche ai fini della valutazione dell’inquinamento luminoso
§ Stime prevedono che nel 2050 il traffico motorizzato sarà prevalentemente formato da veicoli a guida autonoma § Spariranno le categorie illuminotecniche M?
§ I risultati esposti derivano da ricerche finanziate in toto o in parte dai seguenti progetti di ricerca § ENEA Report Ricerca di Sistema Elettrico - Tecnologie per il risparmio energetico nell’illuminazione pubblica § ENEA Report Ricerca di Sistema Elettrico - Determinazione dei fabbisogni e dei consumi energetici dei sistemi edificio-
impianto, in particolare nella stagione estiva e per uso terziario e abitativo e loro razionalizzazione. Interazione condizionamento e illuminazione
§ EMRP Joint Research Project (JRP) “ENG05 Metrology for Solid State Lighting” § EMRP Joint Research Project (JRP) “ENG62 MESaIL Metrology for Efficient and Safe Innovative Lighting”
CRIET Incontra 2017 – Inquinamento luminoso: a che punto siamo? Milano 29 – maggio– 2017 -18-
Aspetti metrologici nella valutazione e quantificazione dell’inquinamento luminoso