La UNI EN 15193-1 per la valutazione delle prestazioni energetiche dell’illuminazione negli edifici

Il 30 settembre 2021 è stata pubblicata la UNI EN15193-1:2021, che recepisce lo standard europeo EN 15193-1:2017+A1:2021, in materia di valutazione delle prestazioni energetiche degli impianti di illuminazione in edifici residenziali e non.

La procedura di calcolo, in maniera semplificata, valuta il potenziale della luce naturale disponibile negli ambienti, anche in presenza di sistemi di controllo dell’illuminazione artificiale, per la riduzione dei consumi energetici dell’impianto.

Conosciamo meglio la UNI EN 15193-1:2021 nel contesto normativo

UNI ha pubblicato la UNI EN 15193-1:2021 dal titolo “Prestazione energetica degli edifici - Requisiti energetici per illuminazione - Parte 1: Specificazioni, Modulo M9” che recepisce la EN 15193-1:2017+A1:2021 dal titolo “Energy performance of buildings - Energy requirements for lighting - Part 1: Specifications, Module M9”.

Di fatto la nuova pubblicazione vede l’aggiornamento della 15193 del 2017 nella sezione relativa al calcolo del contributo di luce naturale in presenza di finestre inclinate, che si aggiunge alle due tipologie di finestrature già presenti, quali le finestre verticali ed i roof lights (orizzontali).

Lo standard UNI EN 15193-1:2021, che si colloca nel set degli standard EN che sono a supporto della Direttiva EPBD, consente la valutazione del fabbisogno energetico imputabile agli impianti di illuminazione artificiale e la determinazione dell’indice LENI (Lighting Energy Numeric Indicator).

Le metodologie proposte per il calcolo del fabbisogno energetico sono tre:

Metodo 1) che è il metodo completo per pervenire al calcolo dell’indicatore LENI, inserendo dati specifici dell’impianto;

Metodo 2) che è un metodo preliminare di valutazione del LENI utilizzando valori tabellari;

Metodo 3) che si basa sulla misura dei consumi attraverso l’uso di smart meter appositamente installati nell’impianto, per consentire la misura dei consumi e quindi il successivo calcolo dell’indicatore LENI.

Le metodologie si applicano ad edifici nuovi, esistenti o ristrutturati sia residenziali, sia non.

Nella metodologia di calcolo è prevista la determinazione di alcuni Fattori di Dipendenza direttamente riconducibili alla valutazione del potenziale per la riduzione dei consumi energetici in relazione alla disponibilità di luce naturale (F_D), all’occupazione degli ambienti (F_O) ed alla regolazione dell’impianto che garantisca le condizioni costanti di luminosità sul piano di lavoro (F_C).

A completamento dello standard 15193-1:2021 sono disponibili:

1. il rapporto tecnico UNI CEN/TR 15193-2:2017 dal titolo “Prestazione energetica degli edifici - Requisiti energetici per illuminazione - Parte 2: Spiegazione e giustificazione della EN 15193-1, modulo M9” che supporta lo standard nella comprensione ed utilizzo;
   
   
2. la Prassi di riferimento UNI PdR 77:2020 dal titolo “Linee guida per il calcolo computerizzato per la determinazione del LENI secondo il metodo di calcolo completo della UNI EN 15193-1:2017” che supporta al calcolo del LENI mediante l’uso del Software ENEA LENICALC per l’applicazione del metodo 1 dello standard.
   
   

I contenuti della UNI EN 15193-1:2021

L’obiettivo principale dello standard 15193-1:2021 è pervenire al calcolo del fabbisogno energetico annuo per l’illuminazione artificiale dell’edificio (W_t) (kWh).

Il contributo totale è ottenuto dalla somma di due contributi distinti di energia quali, l’energia imputabile al funzionamento dell’impianto (W_L,t) e quello imputabile alle energie parassite (W_P,t) (dispositivi di controllo e ricarica apparecchi di emergenza).

Per calcolare i due contributi di energia W_L,t e W_P,t è necessario determinare il valore dei Fattori di Dipendenza (prima menzionati) ed il numero di ore di funzionamento dell’impianto nelle differenti destinazioni d’uso prese in considerazioni (edifici: residenziali, per uffici, scolastici, ospedalieri, hotel, per la ristorazione, sportivi, per la vendita ed industriali/produttivi).

Particolare attenzione va posta nel calcolo dei due Fattori di dipendenza, quali:

• F_D (fattore di dipendenza dalla luce naturale): che consente la valutazione del potenziale nella riduzione dei consumi energetici in relazione sia alla disponibilità di luce naturale nell'ambiente, sia alle potenzialità della logica di controllo (quali i sistemi di regolazione dell’illuminazione artificiale che regolano l’accensione, lo spegnimento e la dimmerazione con la modalità manuale e/o automatica, in presenza di fotosensori) che di fatto ridurrà la quantità di luce artificiale necessaria a garantire i requisiti di prestazione visiva.
  
  Lo standard considera il fattore di luce diurna determinato nell'area A_D della stanza (cioè l'area dove è definito il contributo di luce diurna), in presenza di aperture (ad esempio, finestre verticali, inclinate o lucernari).
  
  La procedura tiene quindi conto di parametri puramente geometrici per determinare la potenziale quantità di luce naturale all'interno della stanza, in relazione all’apertura della finestra, alle ostruzioni esterne ed alle caratteristiche del vetro.
  
  Inoltre, per considerare l'eventuale presenza di sistemi di schermatura della radiazione solare diretta, lo standard considera l'esposizione luminosa (distribuzione spaziale e temporale della luce esterna). Anche in questo caso è un fattore che tiene conto della quantità di luce naturale in presenza o meno di schermature, correlata con i valori dell'esposizione luminosa per diverse condizioni climatiche, l’orientamento della facciata, la latitudine e l’illuminamento medio mantenuto richiesto. Questo ulteriore calcolo, che riconduce a valori tabellari, è un tentativo semplificato dello standard di considerare anche la componente della radiazione solare diretta che verrebbe schermata con sistemi di schermatura.
  
  
• F_o (fattore di dipendenza dall'occupazione) - che dipende da due coefficienti, quali: fattore di controllo del sistema di illuminazione dipendente dall'occupazione (F_oc) che tiene conto del tipo di accensione, spegnimento e regolazione del sistema di illuminazione (sistemi di controllo); fattore di assenza (F_A) che rappresenta il periodo di tempo durante il quale gli occupanti non sono nella stanza.

La procedura di calcolo dei tre Fattori di dipendenza, per il metodo 1, è particolarmente onerosa, in quanto è necessario determinare molti altri parametri correlati ad aspetti geometrici, tecnologici, l’orientamento, la componente parassita dell’energia, etc… Inoltre, anche la determinazione del LENI dell’edificio (su base annua) o del LENI_Sub per piano e/stanza (su base annua), per un progettista/professionista è impegnativa e richiede molta attenzione, per questa ragione ENEA, in collaborazione con il Gruppo di lavoro UNI/CT 023/GL10 “Efficienza energetica degli edifici” della Commissione Tecnica UNI CT023 "Luce e Illuminazione", ha sviluppato il Software ENEA LENICALC che, unitamente alla UNI PdR 77:2020 (distribuiti gratuitamente), sono di supporto ai professionisti nella corretta applicazione della procedura di calcolo del LENI, secondo il metodo 1.