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31/03/2020

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di Francesca Tagliabue

Luce e benessere: buone pratiche e come applicarle

Nuovi dati scientifici e tecnologie all’avanguardia offrono al lighting designer la possibilità di calibrare la progettazione illuminotecnica sui bisogni fisici degli individui in un’ottica di benessere.

Luce

La salute e il benessere sono il focus dei nuovi edifici e dei luoghi di lavoro. Si tratta di un nuovo modo di progettare, che pone le persone al centro dell’attenzione. Lo studio della giusta illuminazione rappresenta in tal senso una componente fondamentale della progettazione che oggi può avvalersi di nuovi dati scientifici e di tecnologie all’avanguardia per il raggiungimento del benessere negli ambienti interni. Numerosi studi dimostrano infatti che la luce non assolve soltanto alla funzione visiva, ma scandisce il ritmo biologico dell’uomo e influisce sulla sua percezione emotiva. Sul fronte delle tecnologie, l’affermazione della tecnologia Led come principale sorgente luminosa e l’integrazione di sistemi di controllo IoT, che combinando la tecnologia Bluetooth all’uso di sensori ambientali, danno concretezza al concetto di Human Centric Lighting. Nuove sfide dunque per il lighting designer che dovrà sempre più affiancare alle verifiche illuminotecniche e al rispetto delle normative una serie di “buone pratiche” che vanno dall’integrazione tra luce artificiale e luce naturale all’adozione di apparecchi in grado di fornire una luce personalizzata, sino ai sistemi intelligenti e digitali in grado di mutare attivamente in funzione delle esigenze pratiche e biologiche degli utilizzatori, con riflessi anche sull’efficienza energetica dell’impianto. Primo importante segnale di quest’evoluzione il nuovo approccio normativo sul tema della progettazione illuminotecnica a partire dalla revisione della norma EN 12464-1 “Illuminazione dei luoghi di lavoro in interni”, nella quale saranno inserite indicazioni per progettare il corretto funzionamento dell’impianto di illuminazione, in relazione al tipo di applicazione e agli aspetti non visivi che possono essere determinati dall’illuminazione ambientale. Allo stesso modo la recente norma UNI 11630 “Luce e illuminazione – Criteri per stesura del progetto illuminotecnico” non insiste più unicamente su valori numerici, considerati soltanto uno dei tanti aspetti che il progetto deve prendere in considerazione, per concentrarsi sugli aspetti legati alla conoscenza della luce e all’influenza della stessa sugli esseri umani. Va in questa direzione anche la certificazione WELL, che sposta il focus dalle prestazioni dell’edificio al benessere degli occupanti, dedicando un’intera sezione al tema della luce.

Il rapporto simbiotico tra l’uomo e la luce
La scienza ha dimostrato che gli effetti della luce sull’uomo incidono fortemente sulle funzioni cognitive ed emotive della persona e soprattutto sul suo ritmo biologico. Scoperta che nel 2017 è valsa il Premio Nobel per la medicina ai genetisti americani Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young che hanno individuato il meccanismo molecolare che controlla il ritmo circadiano da cui dipende il nostro “orologio biologico”.  Hanno cioè dimostrato che il nostro orologio interno adatta la nostra fisiologia alle diverse fasi della giornata, regolando funzioni critiche come i livelli ormonali, il sonno, la temperatura corporea e il metabolismo. Questo perché speciali cellule fotosensibili che si trovano negli occhi trasmettono informazioni direttamente all’ipotalamo, la parte del cervello responsabile della produzione di melatonina, conosciuta anche come “ormone del sonno”, in grado di regolare il livello di veglia e attenzione. Di conseguenza alterazioni del ciclo giorno/notte possono portare all’insorgenza di disturbi fisici, stati di confusione, stress e ansia. Perfino i disturbi legati Seasonal Affective Disorder (SAD) e alcune forme di depressione sono collegate alla mancanza di luce.

Affronta l’argomento Laura Bellia, professoressa di fisica tecnica ambientale, PhD presso il dipartimento di ingegneria industriale dell’Università degli Studi di Napoli Federico II: “Le ricerche in campo medico confermano che la luce influenza il benessere e la salute degli individui. Di conseguenza, rispetto al tradizionale approccio progettuale orientato a garantire determinati valori di illuminamento sui compiti visivi, occorre spostare l’attenzione al dosaggio di radiazioni luminose in corrispondenza degli occhi degli individui. Gli effetti di tali stimoli sulla regolazione del ritmo circadiano dipendono da molteplici fattori, tra cui intensità e durata delle radiazioni luminose, la composizione spettrale, l’orario in cui la luce viene somministrata, l’esposizione a stimoli luminosi nelle ore precedenti. Volendo fornire indicazioni di carattere generale, è auspicabile che gli individui ricevano durante il mattino un’adeguata dose di luce, mentre durante le ore serali è opportuno che gli stimoli siano progressivamente ridotti in modo da favorire il sonno. Sebbene le ricerche in questo settore siano ancora in corso, sono disponibili modelli di calcolo che consentono di stimare l’impatto sul ritmo circadiano da parte dell’illuminazione, in funzione dell’irradianza spettrale in corrispondenza degli occhi, esprimendo tale effetto in termini di soppressione acuta di melatonina. A parità di altri parametri, uno stimolo luminoso ricco di radiazioni di piccola lunghezza d’onda (impropriamente denominate come “luce blu”), risulta avere un impatto maggiore di uno stimolo di pari intensità, ma caratterizzato maggiormente da radiazioni di più elevata lunghezza d’onda.

Altre ricerche – prosegue Laura Bellia – hanno dimostrato che quando la luce è ricca di radiazioni di piccola lunghezza d’onda, e quindi con elevata temperatura di colore, vi sono effetti immediati sullo stato di veglia e sull’attenzione. Bisogna però essere cauti nel trarre la conclusione che gli effetti non visivi della luce dipendono dalla scelta della temperatura di colore delle sorgenti luminose. Non solo infatti questi dipendono anche da altri fattori, tra cui l’intensità della radiazione, ma occorre considerare che negli ambienti interni, a causa degli assorbimenti da parte delle superfici e degli arredi, la composizione spettrale della radiazione incidente agli occhi può non coincidere con quella emessa dalle sorgenti e questo anche in funzione della distribuzione della luce nello spazio. Inoltre la temperatura di colore, da sola, non è rappresentativa della effettiva distribuzione spettrale: in altre parole, due sorgenti con uguali temperature di colore, ma con spettri diversi possono produrre effetti diversi. Un buon progettista sceglierà quindi una sorgente con una data temperatura di colore e con date caratteristiche tecniche, considerando tutti i parametri in gioco, che comprendono anche caratteristiche ottiche, colori delle superfici e degli arredi, geometrie degli ambienti, nonché le funzioni che vi si svolgono e gli orari di occupazione”.
Ed è proprio su queste considerazioni che si fonda il concetto di Human Centric Lighting (HCL) finalizzato a riprodurre la variazione luminosa della luce naturale nell’arco della giornata, in modo da favorire il ciclo circadiano. La luce dinamica in ottica umano-centrica prevede tonalità più fredde la mattina e luce bianca a mezzogiorno e nel primo pomeriggio in modo da favorire la concentrazione, per poi tornare a una luce più calda e rilassante quando si avvicina la sera per accompagnare verso il momento del riposo. Dal punto di vista tecnico, la HCL prevede l’utilizzo di sorgenti Tunable White, con la possibilità da parte dei singoli utenti di personalizzare l’illuminazione in corrispondenza della propria postazione.

Diversi i benefici della HCL: migliora la visione, il benessere – inteso come umore, energia e rilassamento – e il rendimento delle persone sul luogo di lavoro.
Ma i benefici non finiscono qui, come sottolinea Laura Bellia: “Grazie a una collaborazione tra l’Università Federico II di Napoli e l’Università di Salerno stiamo conducendo delle ricerche per indagare quanto e come, a parità di altri parametri, la temperatura di colore della luce abbia influenza sulla percezione termica degli individui e dunque sul comfort globale. L’obiettivo è agire sui vari parametri ambientali per ridurre i consumi e garantire elevati livelli di comfort. Più in generale, sarebbe opportuno che la riduzione dei consumi energetici e la realizzazione di condizioni di comfort fossero ottenute, non solo attraverso sistemi di per sé efficienti, ma anche e soprattutto implementando sistemi intelligenti, in modo da controllare e regolare in modo opportuno e sinergico l’illuminazione artificiale, i sistemi schermanti e la climatizzazione. Il risparmio energetico, e più in generale la sostenibilità ambientale, possono essere in perfetta sintonia con il raggiungimento di condizioni di benessere. Purtroppo però, nella pratica, escludendo pochi casi virtuosi, si assiste spesso all’esclusivo e bieco perseguimento del risparmio energetico, ed economico, ottenuto sostituendo le sorgenti installate con soluzioni Led a elevata efficienza luminosa. Se queste sono però di scarsa qualità e non si verifica se i requisiti di uniformità di illuminamento e abbagliamento sono soddisfatti, si ha abbattimento dei consumi e dei costi, ma viene trascurato totalmente il benessere degli individui. Si auspica che una maggiore consapevolezza dell’importanza della qualità dell’illuminazione da parte dei committenti, soprattutto in ambito terziario, conduca nel futuro a scelte meno “economiche”, ma maggiormente vantaggiose sia per l’ambiente che per l’uomo. La tecnologia è pronta, forse non lo sono del tutto i destinatari”.

L’importanza della luce naturale
Senza dubbio, alla base di un buon progetto, che sia ottimale per le persone ed economicamente vantaggioso in termini di efficienza energetica, ci deve essere un buon bilanciamento tra luce naturale e artificiale.
Il primo passo per il pieno ottenimento dell’obiettivo è la progettazione di edifici che ottimizzano l’apporto dato dalla luce naturale come sottolineato dall’architetto Giuseppe Tortato: “Ci piace dire che progettiamo edifici che ‘inseguono il sole’. La morfologia di un edificio è fondamentale per gestire e accogliere la luce naturale. L’elemento base da cui partiamo per ogni progetto, anche in caso di edifici già esistenti, è l’orientamento solare. Alcune delle strade perseguite sono l’inserimento di elementi aggiuntivi in facciata con cui si riesce a gestire l’ingresso della luce solare e lo studio di architetture sviluppate su più fronti. L’obiettivo è quello di garantire, durante tutta la durata della giornata lavorativa, il massimo contributo da parte dell’illuminazione naturale, mantenendo al contempo grande attenzione al comfort visivo di chi lavora in quell’edificio o quell’ufficio, per evitare fenomeni come l’abbagliamento visivo. Questo avviene, oltre che a monte con lo studio morfologico dell’architettura, mediante l’inserimento di schermature solari”.
Per compensare la variabilità della luce naturale è necessario perseguire un’efficace sincronizzazione della luce artificiale.  A supporto dei lighting designer esistono sistemi automatizzati per la gestione dell’impianto di illuminazione (DLCs – Daylight Linked Control system), applicati con i migliori risultati nei luoghi di lavoro e negli uffici.
“La luce naturale è variabile nel tempo non solo a causa della posizione apparente del sole sulla volta celeste, ma anche per le mutevoli condizioni meteorologiche – precisa Laura Bellia – . Grazie alla possibilità di regolare il flusso luminoso emesso dalle sorgenti si ottengono condizioni di illuminamento sempre rispettose dei requisiti imposti dalle norme, evitando l’eccessivo consumo di luce artificiale quando questa, sommata alla luce naturale, produce illuminamenti superiori a quanto richiesto. Le tecniche di controllo sono molteplici, sia per quanto riguarda il posizionamento e la direzionalità del sensore di luce naturale, sia in base al tipo di regolazione del flusso luminoso (regolabile con continuità, per step, oppure caratterizzato da semplice accensione/spegnimento). Anche le fluttuazioni della luce naturale, la calibrazione e i tempi di risposta del sistema influiscono sulle prestazioni complessive. Per aiutare i progettisti nelle scelte, che poi incideranno sui costi di realizzazione e di funzionamento, abbiamo sviluppato, presso l’Università Federico II di Napoli, un software che consente di stimare l’efficienza dei DLCSs e la riduzione dei consumi ottenibili al variare delle diverse strategie. Occorre infatti osservare che, nonostante le potenzialità, tali sistemi sono relativamente poco diffusi, probabilmente proprio a causa della difficoltà nel prevederne gli effetti e nella taratura e messa in campo che deve essere effettuata da specialisti”.

Luce flessibile per luoghi di lavoro in divenire
Smart working e co-working restituiscono alla persona flessibilità di organizzazione attraverso l’autonomia di scelta di spazi, orari e strumenti. Di conseguenza l’ambiente di lavoro non è più un luogo statico, ma un luogo dinamico che offre una molteplicità di spazi specifici per tipologia di attività.
Spiegano Lisa Marchesi e Crisian Miola, lighting designer e fondatori di MLDlab: “La multifunzionalità degli spazi deve essere analizzata in fase progettuale, cercando di prevedere scenari di luce che rispondano a situazioni differenti: da conferenze con relatori e videoproiezioni, a zone di servizio dove poter socializzare e rilassarsi, sino a zone funzionali per il lavoro al computer. Soprattutto quando si pensa al co-working, ci si trova di fronte ad ambienti in cui anche le postazioni sono in continuo movimento. Da singole scrivanie si passa a raggruppamenti in cui lavorare in team, con strumentazioni e partecipanti che variano di volta in volta.  Nello stesso spazio si passa velocemente da conference call, a pausa pranzo di gruppo, da meeting room a zona di lavoro individuale. Le nuove tecnologie permettono all’impianto di illuminazione di adattarsi facilmente alla continua evoluzione degli ambienti, offrendo la possibilità di gestire in maniera puntuale gli apparecchi di illuminazione. Queste tecnologie permettono infatti di adattare la luce in maniera flessibile per creare differenti scenari luminosi che seguono l’andamento della luce naturale e il mutare delle attività nell’ambiente di lavoro. Grazie alle tecnologie IoT, cosi come alla miniaturizzazione resa possibile dai Led unita all’evoluzione nel campo delle ottiche, è possibile utilizzare prodotti sofisticati da un punto di vista illuminotecnico e sistemi gestionali che rendono gli ambienti dinamici”.
Approfondisce Gianni Ronchetti, lighting designer di E’LUCE: “La rivoluzione del mondo del lavoro e la sharing economy, stanno trasformando l’ufficio tradizionale in un workplace on demand. Una trasformazione che rappresenta il motore del cambiamento della mentalità progettuale, che non deve considerare la luce unicamente in termini numerici, bensì considerare i valori derivanti dal calcolo illuminotecnico come dato informativo iniziale.

Ne scaturisce un approccio progettuale completamente diverso, che non dev’essere subito né tantomeno imposto, ma concettualmente condiviso per raggiungere l’obiettivo del benessere. A fare la differenza l’avanzamento tecnologico dei prodotti e dei sistemi di building automation che oggi consentono un’estrema versatilità e la fornitura di un’ampia gamma di servizi pensati per ogni possibile fruizione. L’IoT applicato all’illuminazione permette di rilevare: presenze, temperature, agenti inquinanti, livelli di rumorosità, ecc. Dati che raccolti in piattaforme in cloud e gestiti da software e da app dedicati, permettono di dare a ognuno la propria luce”.

Certificazioni per il benessere
La crescente attenzione verso il benessere è sottolineata dalla nascita di certificazioni che “misurano” in maniera oggettiva il grado di comfort all’interno del building. Prima fra tutte il WELL Building Standard, che segue l’approccio introdotto dal LEED per certificare e controllare i requisiti degli edifici che influiscono sulla salute delle persone. Dall’anno della sua nascita nel 2014, lo standard ha ampliato i propri obiettivi. La nuova versione WELL v2®, presentata nel 2018, ha avuto la finalità di allineare il protocollo a quanto previsto dalle maggiori certificazioni di sostenibilità, rendere più flessibile e accessibile il protocollo e favorirne la localizzazione per fornire al mondo del progetto un numero crescente di realizzazioni da cui prendere esempio.  Sono state inoltre ampliate le categorie di analisi passate da 7 a 10: aria, acqua, alimentazione, luce, fitness, comfort termico, suono, materiali, mente e community.

Luce artificiale e rischi per la salute: una questione reale?
Sempre in tema di salute e benessere va affrontata la spinosa questione del rischio fotobiologico prodotto da radiazioni ottiche che possono causare un danno alla retina dei nostri occhi. Tale rischio, riduttivamente definito “rischio da luce blu”, è stato portato alla ribalta a seguito della massiva adozione delle sorgenti Led, caratterizzate da un picco nella zona delle piccole lunghezze d’onda nel campo visibile (luce blu, appunto). In realtà il rischio fotobiologico riguarda tutte le sorgenti luminose, per questa ragione si dovrebbe sempre evitare che la radiazione emessa dalle sorgenti, a meno che non provenga da sorgenti estese e caratterizzate da contenuti valori di luminanza, vada a incidere direttamente negli occhi, così come prescritto dalle norme che limitano l’abbagliamento. Anche la sorgente considerata innocua, se collocata a distanza ravvicinata e puntata direttamente negli occhi, costituisce una fonte di rischio. “Tutte le radiazioni di lunghezza d’onda inferiore a 700 nm sono potenzialmente dannose per la retina, sebbene per elevate lunghezze d’onda siano necessarie intensità e durata molto elevate per avere pari effetti – chiarisce Laura Bellia –. Il rischio da luce blu viene valutato seguendo la procedura indicata dalla norma CEI 34-141 per la valutazione del rischio da radiazioni ottiche artificiali e la determinazione della classe di rischio della sorgente”. La classe di rischio viene individuata mettendo in relazione i livelli con i tempi di esposizione al fenomeno; sulla base dei tempi di esposizione sono poi definiti i gruppi di rischio. Più il tempo limite d’esposizione è basso (dunque con livelli di esposizione elevati) e maggiore è il rischio. Va precisato che per tempo di esposizione si intende quello in cui una persona mantiene lo sguardo fisso verso la sorgente di luce. Conclude Bellia: “In genere i Led diffusi in commercio non sono più dannosi di altre sorgenti luminose in quanto, se non guardati direttamente, non producono alcun danno, mentre se fissati direttamente occorre valutare per quanto tempo al massimo è possibile fissarli per non rischiare il danneggiamento della retina.  Poiché tale tempo, ad esempio per sorgenti “piccole” e per luminanze di circa un milione di cd/m2, è dell’ordine di grandezza delle decine di minuti, il rischio, nelle applicazioni standard, non sussiste in quanto un individuo con normali reazioni, sollecitato da tale luminanza distoglie lo sguardo quasi immediatamente, così come avviene quando si guarda direttamente il sole, di gran lunga più dannoso”.

 

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