Dialux

Illuminazione di interni ed esterni

Relatore: Prof. Pier Francesco Orrù

Dialux

Da quanto emerso nello studio del metodo punto per punto, per ottenere il corretto valore dell’illuminamento

dell’ambiente, la matrice di punti deve essere molto fitta ed inoltre occorre sovrapporre gli effetti di tutte le

lampade in ogni punto della matrice. E’ chiaro che i programmi di calcolo possono svolgere questo compito in un

tempo sufficientemente breve e con elevata attendibilità.

Nella rete si trovano svariati software di calcolo. Alcuni distribuiti dalle case produttrici dei corpi illuminanti, altri

realizzati su licenza GNU GPL.

Dialux, software libero scaricabile dal sito http://www.dial.de/DIAL/it/dialux.html, offre potenti mezzi di sviluppo.

Integra al software di calcolo, un semplice ambiente di sviluppo CAD 3D che permette la realizzazione di ambienti

interni ed esterni con la possibilità di inserire oggetti di uso comune ma anche oggetti dal design particolare. E’

possibile infatti, realizzare anche il più stravagante oggetto ed inserirlo nell’ambiente di interesse. Ogni superficie

conterrà dettagli sul colore e sulla capacità di riflessione della luce.

Per un primo approccio al software verrà riportato un tutorial grafico che guiderà il discente nella realizzazione di

un ambiente noto quale l’aula AB della facoltà di ingegneria di Cagliari. Per poter far questo, sono stati effettuati i

rilievi dell’aula quali distanze degli oggetti dai muri perimetrali, la planimetria dell’aula, dimensione degli oggetti,

colori delle pareti, soffitto, pavimento, tende, arredi. Inoltre e soprattutto, il modello delle lampade installate e la

tipologia del plafone.

Scaricare ed installare Dialux dal link http://www.dial.de/DIAL/it/dialux/download/download-dialux.html. (NOTA: il

presente tutorial è stato realizzato con la versione 4.11.0.3. Versioni successive possono riportare elementi

differenti ma non cambia la procedura esecutiva).

All’avvio del software appare la seguente schermata:

Scegliere nuovo progetto di interni.

La schermata successiva rappresenta l’ambiente di sviluppo 2D, ovvero la planimetria del locale. Si può notare sulla

sinistra il manager di progetto con l’editor. Verranno modificate le dimensioni lunghezza, larghezza e altezza con i

valori reali dell’aula AB. Si noti altresì, che sulla destra vi è la guida. Questa permette di seguire una sequenza di

operazioni che porterà all’output voluto dall’utente.

Utilizzare l’editor locale per modificare la dimensione dell’ambiente secondo la planimetria o dei rilievi effettuati in

loco.

Premendo sull’icona “visualizzazione 3D” (rappresentata da un cubo di colore blu), si apre una nuova scheda

rappresentativa del nuovo ambiente.

Nella parte bassa del banner “manager di progetto” , si trova la scheda “oggetti”.

Farne uso per inserire gli elementi dell’ambiente ed i vari oggetti. In alternativa utilizzare la “Guida” sulla destra. Gli

elementi standard possono essere utilizzati per rappresentare i più svariati oggetti con forme particolari. Nell’aula

AB un oggetto di questo tipo è identificato dalla lavagna, oggetto dal design non comune. Questa può essere

realizzata con l’oggetto parallelepipedo ripetuto più volte con le giuste dimensioni e posizioni nello spazio. I pilastri,

le finestre, la cattedra, le sedie ecc. sono invece ottenibili dalle librerie dialux. Bisogna tenere presente che la

posizione degli oggetti fa riferimento all’origine degli assi identificato con le coordinate (x,y,z)=(0,0,0) ed al

baricentro di ogni oggetto.

Di seguito viene illustrato un caso esemplificativo. Si realizza il pilastro presente alla destra della porta.

Selezionare “Elementi del locale”, trascinare “Colonna rettangolare” nell’ambiente. Questo ha dimensioni 0.8x0.8m

con distanza dalla parete alla sinistra dell’ingresso pari a 3.75m. Nel posizionare il pilastro, si riporteranno nelle

celle “Posizione origine oggetto”, le lunghezze x=4.150, y=0.400, z=1.500 essendo queste le coordinate del

baricentro del pilastro rispetto all’origine. Nelle celle “Dimensioni” si riporteranno invece le dimensioni suddette

L=0.800, P=0.800, H=3.000.

L’arredamento di un locale può essere composto da oggetti singoli o in ripetizione. La cattedra (dimensioni 3x1m)

verrà collocata sopra un parallelepipedo (dimensioni 4,4x2m). Per l’inserimento delle sedie (dimensioni 0,6x0,55m)

in numero pari a 19 per 6 file, si procede con l’inserimento di una sedia, modificata nelle sue dimensioni e colore

per finire con il posizionamento delle restanti usando il copia-incolla. Vista la particolarità della procedura si vedrà

nel dettaglio ogni passaggio.

Si può notare nel manager di progetto, l’albero che conduce alla scelta dell’elemento cercato. Si nota altresì che le

dimensioni della sedia non corrispondono alle dimensioni reali. Si opera quindi alla modifica di queste ed alla

rotazione pari a 180 gradi dell’oggetto.

Il colore della sedia non è di sostanziale importanza. La progettazione dell’illuminazione dell’aula, tiene presente

che nell’uso comune, sulle sedie vi sono studenti. Non possono dunque interagire con l’illuminamento del locale.

Tuttavia, per una rappresentazione quanto più reale possibile, si può modificare il colore di ogni singola superficie.

Nel caso specifico, la sedia è composta da 96 piccole superfici. E’ impensabile modificare il colore di ogni singola

superficie. Dialux mette a disposizione i “Motivi di riempimento” presenti nella terza scheda in basso del manager

di progetto. L’uso è elementare. Si trascina il motivo sulla superficie interessata e questa assumerà l’aspetto

desiderato.

A questo punto con un semplice copia-incolla si realizza l’intero arredo.

La rappresentazione della lavagna richiede la capacità di muoversi tra le coordinate spaziali. Coloro i quali hanno

tale dimestichezza, possono realizzare oggetti simili senza grandi difficoltà. Per chi non gode di questa attitudine, si

consiglia preventivamente la rappresentazione cartacea così da poter ottenere le distanze cercate direttamente

dalla rappresentazione grafica.

Nella seguente schermata, si può notare la presenza delle tende di color grigio, realizzate con parallelepipedi estesi

ma di spessore ridotto, le pareti di un colore giallo intenso, il pavimento di colore uniforme e le sedie grigie. Per

adattare gli oggetti ai colori reali, sarà sufficiente selezionare l’oggetto e cambiarne le caratteristiche, oppure,

trascinare la trama sull’oggetto.

La rappresentazione del locale è terminata.

Si procede ora alla pianificazione dell’illuminazione.

In sede di rilievo dei dati dell’aula, uno di fondamentale importanza è rappresentato dalla tipologia del plafone e

della lampada. Inoltre, volendo riprodurre l’attuale impianto nel software è importante il numero di lampade e la

loro disposizione. Per quanto riguarda il plafone, non è stato possibile risalire al modello installato in quanto la

targa identificativa è probabilmente incollata nel retro. Sarebbe per questo necessario rimuovere il plafone. L’unico

elemento determinante è la presenza delle lamelle che permettono l’indirizzamento del flusso luminoso quasi

completamente verso il basso. Per i calcoli sarà sufficiente trovare il plug-in per dialux di un apparecchio

illuminante simile al presente. Si leggono i dati della lampada. Si tratta di una lampada fluorescente lineare della

PHILIPS modello MASTER TL5 HO ECO=45/49 W/840. Con questi dati si cercano sul sito del produttore quante più

informazioni possibile.

Il sito si trova al seguente link http://www.lighting.philips.it/ e si presenta come segue:

Si cerca, nella scheda “Prodotti e soluzioni”, il catalogo online. Appare una schermata che permette la navigazione

in vari modi. Nel caso di un’aula studio, è possibile effettuare una ricerca per tipo di applicazione. Si seleziona

“Uffici”.

Selezionando “Aree di lavoro” si trovano le lampade fluorescenti lineari TL5.

Su questa pagina si trovano sia le lampade fluorescenti che gli apparecchi a plafone. Si procede selezionando

“Apparecchi a plafone”. In un secondo momento, rientrando su questa stessa pagina, potrà essere selezionata la

voce relativa alle lampade “Fluorescenti lineari TLS”.

Ciò che appare è la seguente schermata:

La tipologia di interesse è la “Smartform TCS460”. Selezionando questa appare la schermata che segue:

La sigla della lampada installata, fornisce delle indicazioni importanti. Si tratta di una lampada che assorbe 45W

elettrici ma ne fornisce l’equivalente di una lampada da 49W. Inoltre, W/840 è la sigla di una lampada dal colore

bianco freddo. Scorrendo tra le righe, si trovano plafoni con lampade da 49 Watt ma con sigla W/830 ovvero colore

bianco caldo e plafoni che montano lampade da 45 Watt con sigla W/840. Praticamente non c’è tra i prodotti

esattamente quello cercato.

Tra i due dati, quello maggiormente importante è il colore, anche perché il software ci permetterà di modificare il

flusso luminoso emesso. Si scarica per questo motivo il plug-in per dialux cliccando su “Dettagli” e poi su “Plug-in”

software:

Risalendo alla pagina precedentemente abbandonata, si prosegue con la selezione della lampada installata. La

pagina è la seguente:

L’ultima tipologia è quella cercata. Selezionare la “MASTER TL5 HO Eco”.

La schermata successiva è la seguente:

La penultima lampada è esattamente quella cercata. Si scarica la scheda tecnica così da trovare il flusso luminoso e

poterlo poi inserire all’interno del software.

Si procede ora con l’aggiornamento della banca dati del software cliccando su “Seleziona lampade” dalla guida.

Si apre una finestra nella quale si faranno due operazioni. La prima, premendo sull’icona “Importa”, prevede la

selezione del file scaricato del plafone e quindi importazione all’interno del software. Per la seconda, selezionando

“Produttore”, si cerca l’apparecchio appena caricato e a quel punto si preme su “Acquisisci”. La lampada viene così

caricata nel progetto.

Selezionando “Inserisci campo di lampade” dalla guida, appare nel manager di progetto, il modello del plafone

inserito con la possibilità di modificare i campi. Dalla scheda tecnica della lampada, troviamo un flusso luminoso di

4900 lm ed una potenza di 45 Watt. Applichiamo un fattore di correzione che tiene conto del decadimento del

flusso luminoso delle lampade pari a 0,9 essendo lampade sufficientemente nuove.

Fatto ciò si seleziona la scheda “Montaggio”. Si dovranno installare 24 centri illuminanti disposti in 4 file. In fase di

misurazione si è notato che la disposizione dei centri è stata effettuata tralasciando una parte dell’aula pari alla

distanza della lavagna dal muro. Per questa ragione, “y” deve essere ridotto a 8.700 metri.

L’altezza della superficie utile, è calcolata a 0.850 metri dal pavimento pari ad una media tra l’altezza della cattedra

e delle postazioni di lavoro degli studenti. Questa informazione permette di verificare l’andamento delle isolinee

alla quota indicata. Tuttavia, successivamente, questa quota dovrà essere variata per verificare l’uniformità

dell’illuminamento. Infatti, questa quota è inferiore all’altezza della cattedra per cui, durante la fase di calcolo, il

software leggerà i valori di illuminamento sotto la cattedra.

Selezionare “Inserisci” per disporre gli apparecchi illuminanti simmetricamente al centro. Per altre tipologie è

possibile modificare tale disposizione dalla scheda “Disposizione”. Nel qual caso vi fosse la necessità di inserire

apparecchi illuminanti simmetrici ma, volerne eliminare uno o più, sarà sufficiente cliccare su un apparecchio col

tasto destro del mouse e selezionare “Separa”. In questo modo, i centri illuminanti non saranno intesi come unico

corpo ma come singoli.

Cliccando all’esterno dell’ambiente di progetto (zona bianca della visualizzazione 3D), nel manager di progetto

appaiono una serie di schede che tengono conto del ciclo di manutenzione delle lampade, coefficiente di riflessione

delle pareti e orientamento geografico dell’edificio così da tener conto dell’influenza della luce naturale. Per

ottenere, in sede di verifica, valori quanto più attendibili a quelli ottenuti dal software, si è scelto di oscurare

completamente il locale trascurando la presenza delle finestre così da eseguire le misurazioni con il luxmetro a

tende chiuse possibilmente in una giornata invernale o in tarda serata. Come metodo di pianificazione della

manutenzione può essere scelto il “Locale pulito con ciclo di manutenzione triennale” con coefficiente pari a 0,67.

Dalla guida viene consigliato di inserire punti o superfici di calcolo. Questo può essere omesso in quanto non vi è un

interesse specifico ma piuttosto globale. Tuttavia, si inserirà una zona marginale per verificare i rapporti tra

l’illuminamento minimo su quello massimo e minimo su medio. Per far ciò, si seleziona dall’albero del manager di

progetto, “Superficie utile” dove sarà possibile, modificare l’altezza del piano di lavoro che deve essere maggiore

del piano cattedra. Si pone pari a 1,0 metri. Si può porre la zona marginale pari a 1,0 metri per evitare l’ingombro

della lavagna.

Dalla guida si seleziona “Avvia calcolo” e si selezionano tutte le voci. Si procede quindi al calcolo che si consiglia

effettuare con metodo “Molto preciso”. I tempi di calcolo sono leggermente più lunghi ma portano a risultati

sensibilmente migliori. Appare la finestra:

A calcolo ultimato sarà possibile effettuare numerose verifiche. Si mostreranno le isolinee e la rappresentazione

dell’illuminamento con metodo dei colori sfalsati ovvero con variazione cromatica associata a variazioni di

illuminamento. Con questo metodo sarà possibile verificare i valori reali coi valori di calcolo. Il software permette

inoltre di verificare l’illuminamento punto per punto, semplicemente soffermandosi col mouse sul punto di

interesse. Nella parte più bassa del software si leggeranno i valori cercati.

Il locale si presenta ora con colorazioni differenti grazie all’illuminazione inserita:

Selezionando i tasti di scelta rapida “Visualizza isolinee della superficie utile in CAD” si ottiene un’immagine

riportante le isolinee alla quota della superficie utile posta a scopo didattico ad un’altezza di 0.850 metri a

dimostrazione del disturbo della cattedra per la verifica dei rapporti di illuminamento. In questo caso,

l’illuminamento minimo sarebbe attorno a 30 lux misurato sotto il piano della cattedra. Il risultato che si otterrebbe

non sarebbe congruente con la realtà richiesta nella zona di lavoro.

Selezionando invece “Rappresentazione dei colori sfalsati” si ottiene la seguente immagine:

In basso si possono notare dei valori in lux ed in cd/m2 relativi al punto di coordinate x=0.127, y=2.290 e z=0,00 m.

Altra possibilità offerta dal programma è quella di effettuare un rendering del locale con l’illuminazione realizzata.

Per fare questo, si utilizza un software installato assieme a dialux chiamato POV-Ray. Il relativo tasto di scelta

rapida si trova in alto a destra al fianco di un altro comando che può essere utile: “Crea video” ulteriore possibilità

offerta dal software. Per l’utilizzo della funzione di rendering, sarà sufficiente ruotare il modello 3D a piacimento

fino a trovare la giusta inquadratura. Non devono esserci oggetti infrapposti tra l’obiettivo della camera virtuale e

l’ambiente. In tal caso, l’immagine risultante, apparirà parzialmente o completamente nera.

Ecco alcuni esempi.

Per la realizzazione di un video, si procede nel seguente modo:

- Inquadrare l’aula dall’alto così da vedere l’esatta percorrenza della camera;

- Premere “Crea video”;

- Selezionare con più punti, il percorso compiuto dalla virtual camera. Con qualche tentativo sarà chiaro

l’uso.

- Creare il video. Questo può essere realizzato ad altissima risoluzione o in vari formati compressi.

Un esempio del video è scaricabile dal sito di riferimento del corso. Il video è stato realizzato con forte

compressione per ridurne il peso. Il software permette risoluzioni maggiori anche al limite senza nessuna

compressione.

Si è giunti all’output dei risultati.

Selezionando “Output” dalla guida, compare nel manager di progetto un’innumerevole quantità di voci che

possono essere selezionate o deselezionate a piacimento. Con questa opzione sarà possibile stampare una

relazione tecnica completa. Si lascia al discente la sperimentazione delle varie soluzioni proposte dal programma.

Una volta selezionate le voci di interesse, cliccare sul tasto di scelta rapida posto in alto a sinistra ”Salva output

come pdf”. Un esempio è comunque scaricabile dal sito di riferimento del corso.

Obiettivo del presente tutorial, oltre fornire i rudimenti per la progettazione degli impianti di illuminazione, è la

verifica dei valori di illuminamento forniti dal software con i valori misurati in situ. Alla fine della stesura del

progetto ci si è recati nell’aula AB ed a finestre chiuse e luci spente, si è misurata l’influenza dell’illuminazione

naturale proveniente dall’esterno. Sulla cattedra si è rilevato un illuminamento pari a 11 – 12 lux. Un valore così

basso è dunque trascurabile ai fine della valutazione di massima. A luci accese, i valori misurati nell’aula con lo

strumento sono risultati di gran lunga superiori a quelli forniti dal software.

Quali possono essere i motivi?

Le ragioni sono molteplici:

Il luxmetro non è stato posizionato all’altezza del piano di riferimento per cui vi è una variazione notevole

causata dall’angolo di incidenza della luce emessa da ogni lampada. Soluzione: posizionare il luxmetro ad

un’altezza esattamente pari a quella di riferimento che in questo caso è pari a 1 metro.

Lo strumento non è stato posizionato nello stesso identico punto di coordinate (x,y) per cui, come nel caso

precedente vi è maggiore preponderanza di un gruppo di lampade piuttosto che delle altre. Soluzione:

verificare l’esatto punto magari orientandosi con la posizione delle lampade nel disegno.

La tonalità, il colore ed il coefficiente di riflessione del soffitto, delle pareti e del pavimento oltre che degli

oggetti presenti nell’aula non corrispondono alla verità. Soluzione: prediligere le misure effettuate verso il

centro dell’aula piuttosto che ai margini.

In questo caso specifico, del plafone montato non è stato possibile ricavare marca e modello per cui, il

solido fotometrico potrebbe risultare notevolmente differente. E’ stata effettuata una ricerca su internet

ma con risultati vani. Soluzione: risalire tramite la documentazione presente negli archivi della facoltà al

modello installato nell’aula. Per motivi pratici non è stato possibile effettuare la ricerca. Ci si è accontentati

di mantenere un margine d’errore dovuto a questo problema.

Il motivo più importante, però, è da ricercarsi nella manutenzione delle lampade. Il calcolo effettuato da

dialux è corretto se si tiene conto che come coefficiente di manutenzione delle lampade si è scelto pari a

0,67 relativo ad un locale pulito manutenuto ogni tre anni. La misurazione della luminosità è stata

effettuata ad una distanza temporale pari a circa tre mesi dall’ultima manutenzione effettuata. Risulta

quindi, che il coefficiente corretto per i calcoli è nettamente superiore. Portando questo valore a 0,85, si

sono ottenuti in alcuni punti, maggiorazioni di oltre 200 lux ovvero, le misurazioni effettuate

corrispondono ai calcoli effettuati da dialux.

Da questo emerge la grande importanza che deve essere data alla manutenzione delle apparecchiature.

L’esperienza effettuata con l’impianto di illuminazione non è singolare. Tutti gli impianti risentono della riduzione

del rendimento dovuto alla scarsa manutenzione. Una buona strategia manutentiva è certamente di fondamentale

importanza.

Di seguito viene riportata l’immagine relativa ai calcoli effettuati col nuovo coefficiente di manutenzione:

Si può notare la variazione cromatica rispetto alla precedente immagine. Ad esempio sulla cattedra, si è passati da

un giallo ad un rosso ovvero una variazione di circa 200 lux.

Si riporta anche un’immagine con le isolinee dalla quale si conferma il notevole incremento:

NOTE: il presente tutorial è stato sviluppato sulla base dei centri illuminanti installati. Per altri produttori, il sistema

di importazione dei plug-in può variare notevolmente. Alcuni produttori rilasciano dei software aggiuntivi che

permettono la scelta del centro illuminante e da questo l’invio del plug-in necessario direttamente in dialux. Da

notare inoltre che vi è una vastissima gamma di centri illuminanti e tantissimi produttori per cui, la realizzazione di

un impianto di illuminazione può talvolta essere complesso. Tuttavia, dopo il presente tutorial, le difficoltà risultano

decisamente ridotte.

Vengono ulteriormente allegate le schede tecniche del plafone e della lampada. Si tenga presente che, la scheda

tecnica del plafone non corrisponde a quella inserita nel programma in quanto non disponibile il download al

momento della stesura della presente dispensa. Viene comunque riportata una scheda del plafone con codice

colore W/830 allo scopo di identificare le voci di interesse. I dati reali possono invece essere visualizzati seguendo

la procedura sopraesposta nel sito del produttore.

Sono allegate due relazioni di output. La prima è riferita al coefficiente di manutenzione pari a 0,67 e la seconda

pari a 0,85.