Edifici salubri: Progettazione, Illuminazione, Salute

La luce è vita, è la base della vita. La luce è energia (energia solare e cosmica). La crescita delle piante, dell’animale, dell’uomo, il benessere ed il ritmo vitale di questi esseri dipende da questa energia. La luce è il mezzo che ci permette di vedere. La vista è il più importante dei sensi.

La formazione di ogni sostanza organica è condizionata dalla fotosintesi delle piante, e con essa la nutrizione di tutte le creature.

Tutto il creato si orienta nella direzione dell’energia solare (fototropia[1]). Sull’uomo, l’energia solare ha effetti diretti ed indiretti in senso fisico e psichico.

Effetti della radiazione termica naturale

L’effetto della radiazione termica sull’organismo, dipende dall’intensità dello spettro di radiazione e dal ritmo temporale. Calore e luce, in pratica, si manifestano in combinazione.

L’effetto termico che si manifesta nell’ambito dell’IR dipende dal grado di assorbimento (trasmissione), dall’assorbimento e dalla riflessione. Per l’organismo è importante soprattutto l’ambito da 770 a 1.400 nm. Nell’interno queste radiazioni penetrano profondamente nel tessuto, influenzano in alta misura, tra l’altro, il metabolismo, l’irrorazione sanguigna e la regolazione del calore corporeo.

Molti effetti indiretti chimico-fisici sono dati dall’assorbimento e dalla trasmissione termica della cute. Questi stimoli influenzano l’irrorazione del sangue nella cute e nei muscoli periferici, il sistema di termoregolazione ed il metabolismo. Inoltre aumentano la reazione immunologica e quella del sistema nervoso centrale.

Effetti del calore in ordine all’Economia e Fisica delle costruzioni

Il calore del sole permette il rapido asciugamento della nuova costruzione, se associato ad opportuna ventilazione. Esso contribuisce inoltre ad evitare danni all’edificio. È compito del progettista: valutare e compendiare le esigenze climatiche ed economiche con quelle dell’illuminazione naturale dei locali e prendere tutti gli accorgimenti per una razionale utilizzazione della luce, anche in rapporto alla destinazione abitativa dei singoli ambienti.

Effetto fisiologico e psicologico della radiazione luminosa

L’ambito spettrale biologicamente più efficace è quello UV – B (da 280 a 315nm), sebbene la sua aliquota nella gamma di luce UV rappresenti soltanto I’ 1% e l’aliquota rispetto alla gamma di luce visibile non rappresenti che lo 0,07%; anche in questo campo, dunque, la qualità è più determinante della quantità.

L’effetto sull’organismo avviene direttamente mediante assorbimento e assorbimento nei tessuti, indirettamente attraverso la circolazione dei liquidi nell’organismo, il sistema nervoso e quello ghiandolare (regolazione ormonica). L’assunzione avviene mediante l’occhio e la cute.

Dal cervello medio e dal sistema nervoso centrale partono gli impulsi diretti al sistema nervoso vegetativo che ha ramificazioni in tutto il corpo. Ne conseguono stimoli che regolano le funzioni vitali del corpo.

D’importanza vitale è anche la produzione di vitamina D, nell’uomo, animale e pianta che avviene nell’ambito UV da 308 a 312 nm.

Da essa dipende la regolazione dell’economia di fosforo e calcio nell’organismo. Una carenza di queste radiazioni porta a carie dei denti e rachitismo, malattie oggigiorno molto frequenti, specie nei bambini e negli adolescenti.

Gli effetti molteplici ed importanti della luce sono rappresentati nello schema seguente.

Edifici Salubri: tabella effetti della luce

A completamento andrebbero aggiunti: regolazione della crescita, incremento dell’attività respiratoria (ossigeno), regolazione della pressione (del sangue), cicatrizzazione di ferite, azione battericida (e conseguente prevenzione e guarigione della tbc, di raffreddori, asma, bronchite).

Contemporaneamente a questi effetti positivi, dosi più massicce di radiazioni possono provocare (specie se UV al di sotto di 315 nm) danni alle cellule come: dissociazione delle proteine, arrossamenti delle cuti e della congiuntiva; una radiazione (continuata) di 254 nm, specie se artificiale, impedisce la scissione del nucleo cellulare.

Gli effetti psicologici della carenza di luce, sono stati esaminati negli ultimi anni in modo esauriente.

Sappiamo per esperienza, che la luce produce effetti stimolanti, mentre la carenza o la mancanza deprime l’organismo anche fisicamente, come si può osservare in seguito a fattori climatici (lunga sequenza di giornate   buie).

Similmente, la permanenza prolungata in un ambiente illuminato artificialmente porta ad un senso di monotonia, stanchezza, mancanza della facoltà di concentrazione e claustrofobia. A lunga scadenza si osservano poi i sintomi seguenti: depressioni, irritabilità, nevrosi, cefalee, disturbi del ricambio, cardio-circolatori, ipotensione, diminuzione dei globuli rossi e delle reazioni immunologiche.

Dal punto di vista biologico, il fatto che si costruiscano uffici, scuole, supermercati, fabbriche senza finestre va considerato un regresso dell’architettura e non un progresso, come taluni vorrebbero far credere.

È ampiamente dimostrato che l’illuminazione artificiale non sostituisce l’ampio spettro della luce solare. Medici e psicologi chiedono, sempre più pressantemente, che questi locali siano illuminati in modo naturale.

L’effetto della luce del sole sugli occhi e sulla pelle direttamente o indiretta è oltremodo vario. Perciò anche la quotidiana permanenza all’aperto è tanto importante per la salute, la vitalità e il benessere fisico.

La luce del sole a tutt’oggi non può essere sostituita con la luce artificiale: da milioni di anni le nostre funzioni vitali si sono adattate alle caratteristiche della luce del sole. Se si cerca di migliorare la qualità della luce artificiale occorre tener presenti tre aspetti: l’intensità, il ritmo e l’adattamento allo spettro.mente è oltremodo vario. Perciò anche la quotidiana permanenza all’aperto è tanto importante per la salute, la vitalità e il benessere fisico.

Irradiamento luminoso negli insediamenti

La riduzione delle radiazioni solari è particolarmente sensibile nelle strade dei centri urbani. Nel centro di una grande citta (esempio Milano), l’intensità luminosa all’interno dei locali rappresenta soltanto il 2-5 % rispetto a quella esterna. Simile è la situazione nelle strette valli di montagna. La cappa di smog esistente specie negli agglomerati industriali, riduce inoltre anche (oltre all’intensità luminosa) la durata dell’insolazione (in media il 21 %). Ciò si manifesta specialmente d’inverno ed in giornate nebbiose e nuvolose. Viene ridotta particolarmente la quota di radiazioni UV più utile (differenziazione spettrale).

Le conseguenze che si devono trarre sono le seguenti:

  • decentramento di industrie e insediamenti abitativi,
  • depurazione di tutte le emissioni delle industrie, dei veicoli e delle economie domestiche (riscaldamento),
  • le case devono essere dipinte in colori chiari (anche all’esterno). Questo porterebbe dei vantaggi notevoli considerando che nelle città le costruzioni, solitamente, sono di colore grigio,
  • le strade dovrebbero avere la larghezza necessaria per permettere l’incidenza del sole a 18° in modo che i locali opportunamente orientati ne possano essere pervasi.
  • le strade ed i caseggiati dovrebbero essere orientati in direzione nord-sud e le case non sporgere dalla linea ideale in modo da non fare ombra alle altre,
  • le distanze dovrebbero essere calcolate in modo di assicurare, anche ai piani inferiori, almeno tre ore di sole al giorno anche d’inverno. Le leggi dispongono nella fattispecie, che le distanze siano in rapporto di 2 – 1/2 – 3 con l’altezza dell’edificio (nei centri abitati), cosa che è stata dimostrata insufficiente, specie d’inverno. I piani regolatori di alcune città del nord prevedono soltanto un’ora di insolazione diretta (misurata il 21.12. al centro del locale)
  • particolare attenzione va posta all’ombreggiatura degli edifici mediante alberi, i quali filtrano i raggi UV in modo notevole. È interessante conoscere che nel bosco fitto, l’assorbimento dei raggi UV raggiunge il 99%. Le conifere non sono molto adatte nei centri abitati perché trattengono le radiazioni solari anche d’inverno. Nella scelta delle dimore, dell’altezza e del tipo di albero latifoglie va considerata anche l’insolazione delle case circostanti.

Irradiamento luminoso nei locali

L’orientamento dei locali è particolarmente importante negli alloggi di piccole dimensioni, in quanto essi dispongono per lo più di una fonte luminosa ad insolazione unilaterale. L’orientamento a nord sarebbe, in questi casi, da rifiutare nel modo più assoluto, specie se gli abitanti sono persone anziane, ammalate o se vi sono dei bambini in famiglia. Ma anche l’orientamento verso est od ovest non è molto vantaggioso, specie se le possibili ore di sole vengono ridotte dall’ombra causata da costruzioni adiacenti. L’effettiva durata dell’insolazione nelle nostre latitudini (da 36° a 48°), se si considera anche la nuvolosità e la riduzione dovuta agli angoli di incidenza (20°) laterali, è rappresentata dalla tabella seguente.

Edifici salubri: esposizione luminosa delle costruzioni

Esposizione arco anno Semestre invernale Semestre estivo
Ore % Esposizione Sud Ore % Esposizione Sud Ore % Esposizione Sud
Sud 1148 100 440 100 708 100
Nord Est 263 22 12 7 251 35
Est 619 53 133 30 486 68
Sud Est 973 84 303 68 670 94
Sud Ovest 1049 91 343 77 706 99
Ovest 703 61 176 40 627 88
Nord Ovest 311 27 23 5 288 40
Nord 46 4 0 0 46 6

I numeri sopra indicati dovrebbero servire quali valori di orientamento nella scelta di un lotto edificabile e nella progettazione di un edificio o di un insediamento.

Chi aspira ad avere una casa “al sole” importante specialmente d’inverno dovrebbe scegliere per i locali principali assolutamente l’esposizione a Sud, Sud-Est o Sud-Ovest.

L’intensità e lo spettro dei raggi che penetrano all’interno dei locali sono molto modificati e ridotti. Fattore determinante in questo contesto è la grandezza, il tipo e l’orientamento delle finestre.

La dimensione delle finestre deve essere calcolata in modo:

  1. che vi sia luce sufficiente nel locale anche se la luminosità all’esterno è bassa,
  2. che vi sia una sufficiente protezione contro la luce troppo intensa e contro la riflessione in vicinanza della finestra,
  3. che il calore solare non sia troppo forte d’estate e che al contrario esso venga bene utilizzato nei mesi invernali.

Le dimensioni dei locali e delle finestre vengano scelte in modo che al centro del locale vi sia una intensità luminosa non inferiore al 2% rispetto a quella esistente all’aperto.

Edifici salubri: forma delle aperture delle finestre

Da quasi tutti i punti del locale dovrebbe vedersi una porzione di cielo.

Finestre su due pareti, o più, rappresentano una soluzione migliore che non su un’unica parete in quanto, permettono anche una migliore ventilazione. Le superfici delle finestre dovrebbero raggiungere il 12 – 20% della superficie del   locale.

Da diverso tempo si cercano delle possibilità per illuminare anche locali profondi con luce diurna con l’aiuto della riflessione.

Un’importanza fondamentale la assume il tipo di vetro, che se è normale riduce l’intensità luminosa (in prossimità della finestra) dal 10 al 15%, se il vetro è doppio dal 20 al 30%.

Di questo va tenuto conto nel dimensionamento delle finestre, particolarmente se, per motivi diversi, si intende applicare vetratura tripla o colorata. Il vetro atermico riflette circa il 50% dei raggi luminosi.

Vetro semplice Lastra sp. 8 mm Vetro isolante 2 Lastre sp. 8 mm Intercapedine sp. 12 mm Vetro termo isolante maggiorato 2 Lastre sp. 6 mm Intercapedine sp. 14 mm Vetro termico isolante maggiorato 3 Lastre sp. 4 mm 2 intercapedine sp. 8 mm
Trasparenza 90% 80% 75% 65%
Trasmissione Energia Solare 77% 70% 49%
Riflessione 8% 15% 28%
“k” (W 7m q k) 5,8 3 1,3 0,7
Spessore totale mm 8 24 26 28

I raggi UV-B rappresentano la parte più preziosa della radiazione UV. Per tale motivo la permeabilità delle finestre alla luce UV-B (280 fino a 315 nm) assume un particolare interesse.

Nella facciata rivolta a sud dell’alloggio (meglio se camera da letto), sarebbe utile prevedere almeno una; “biofinestra” Ciò sarebbe molto salutare, specie d’inverno, ed in particolare per bagni di sole di ammalati o bambini. Chi prende il sole dietro una finestra comune non profitta dei raggi biologicamente attivi del sole.  La “biofinestra” è inoltre efficace per l’azione battericida dei raggi UV e la rigenerazione dell’aria mediante irraggiamento.

Particolarmente per l’insolazione è necessario aprire spesso ed in modo continuo, possibilmente per 3 ore (ciò proprio per l’effetto battericida); d’inverno questa prassi è possibile solo in modo limitato.

Uso parsimonioso di tende.

Per un oculato sfruttamento di tutte le fonti radianti è importante accumulare, bioportanti (particelle biologicamente attive), senza i quali la vita, anche se riceve luce attraverso i vetri, presto degrada”.

Per la luminosità relativa nei locali, sono determinanti anche i colori scelti per le pareti, pavimenti e soffitti, nonché per le tende e l’arredamento. A questo proposito va detto che le superfici non direttamente illuminate (soffitto) i colori non spiccano, tanto che un soffitto bianco spesso ha un effetto di riflessione grigio. Nella fattispecie ciò significa che il riflesso è ridotto dall’85 al 17%.

È opportuno (particolarmente nel   caso di soffitti propriamente ombreggiati) allora scegliere un giallo chiaro, che è meno sensibile all’ombra.

La seguente tabella può dare indicazioni sull’effetto di riflessione dei diversi materiali e vernici.

Valori comparativi in %:
Vernice a olio
bianca 75-85 mattone (rosso) 5-25
gialla 61-85 calcestruzzo 5-50
verde chiaro 48-75 marmo 45-65
verde scuro 11-25 rovere 40
azzurro 34-61 betulla/acero 60
grigio 17-63 tessuti (chiari) 30-40
Nelle tappezzerie di colori diversi i valori di riflessione in % sono:
alluminio bronzato 63 beige 56-72
marrone 23 giallo 44-59
blu 9 rosso chiaro 32-55
bianco 67-80 rosso scuro 12-27

Specie nei locali di abitazione poco esposti al sole le superfici, i mobili, le tende e le pavimentazioni devono essere chiari e le finestre più ampie di quelle in locali soleggiati.  La permeabilità alla luce (trasmissione) di tende è simile a quella dei tessuti per abbigliamento, dipende dal tipo, dallo spessore e colore che varia da 0 al 90%. Nei tessuti leggeri e chiari varia dal 50 al 75%. I tessuti chiari diffondono la luce meglio di quelli scuri. Tende di cotone lasciano passare circa il 65%, il lino 26%, nylon 54%, flanella 14% e lana grigia solo 1’1%. (Valori per tessuti non trattati a 400 nm).

Interessanti sono i valori del vetro opaco. Si ha un forte assorbimento ed una rilevante modificazione dello spettro della luce incidente. A 350 nm soltanto il 26% dei raggi luminosi attraversano il vetro, a 750 nm il 45%.

Di cosa tenere conto in fase progettuale?

La luce del giorno fornisce il contatto dell’uomo con il mondo esterno. Sostanzialmente l’illuminazione diurna dovrebbe avvicinarsi il più possibile (per quantità e qualità) alle caratteristiche della luce esistente all’aperto.

Nella progettazione va tenuto conto:

Soggiorno e camera da letto, (in particolare anche la camera dei bambini) devono avere giornalmente tre ore di sole. Si deve pertanto prevedere un orientamento S-E, soprattutto se si tratta di mono o bilocali.

Studio e lavoro. L’orientamento ad est è il più indicato.

Il lato nord della casa va usato solamente per accogliere i locali non abitati (scale, bagni, ripostigli).

Le finestre non devono avere dei davanzali troppo alti.

Lucernari al posto di finestre normali sono da evitare.

La vetratura deve essere trasparente.

Possibilmente tutte le finestre dovrebbero essere apribili, in modo da permettere l’arieggiamento richiesto e l’insolazione diretta dei locali (continua per circa 3 ore, giornalmente).

Il posto di lavoro deve godere di luce diretta senza riflessi.

Il rapporto ottimale tra l’intensità di luce sul posto di lavoro e lo sfondo è di 3:1 e nei confronti della parete 10:1.

Le condizioni di luce diurna in locali di soggiorno possono essere considerate sufficienti se al solstizio d’estate presentano un minimo di 170 lx e al solstizio d’inverno un minimo di 40 lx.

I quozienti di luce diurna raccomandati sono: 3% per soggiorno, 2% per cucina, 1-2% per camera da letto (misurato con fotometro al centro del locale ed a un’altezza di un metro dal pavimento) L’intensità luminosa all’aperto in   una giornata di sole è di circa 100.000 Lux, soltanto 6.000 se il cielo è coperto. D’inverno si riduce, di media, intorno a mezzogiorno, a 10.000 e nella mattinata è nel pomeriggio circa a 5.000 Lux.

I valori di riflessione favorevoli sono:

75-85% per il soffitto, 50-75% per le pareti, 30-40 % per i mobili, attrezzi, rivestimenti in legno, macchinari, ca. 20-30% per i pavimenti. Un buon valore di riflessione è importante per la parte più interna del locale ed in locali profondi.

È necessario provvedere ad una luminosità riflessa equilibrata mediante opportuni accorgimenti.  Contrasti troppo forti sono da evitare.

I colori vanno scelti in base a criteri naturali adottando quelli che si trovano in natura (giallo, verde, azzurro). Così si crea un clima abitativo naturale e confortevole.

La luce naturale diurna incidente dall’esterno non va modificata mediante dei vetri, come succede con i vetri protettivi (“luce solare frenata“).  Si teme che ne derivino disturbi neurormonali.


[1] fototropìa (o fototropismo) Proprietà di alcune sostanze che, per esposizione alla luce, assumono aspetti che scompaiono al cessare dell’illuminamento; per es., la chinochinolina anidra, C₁H₈N₂, è una polvere gialla che esposta alla luce si colora fortemente in verde, ma ritorna al colore originale se la si scherma dalla luce; il fenomeno è attribuito alla formazione reversibile, per effetto della luce, di isomeri diversamente colorati.  Crescita direzionale di alcuni organismi vegetali, condizionata dallo stimolo ambientale della luce (lunghezza d’onda, intensità, regime d’illuminazione).


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