BIM – Building Information Modelling: strumentazione di misura e nuove modalità operative del progettista

 

Building Information Modeling: il ciclo del processo (courtesy photo: Acca Software)

Prima di tutto cerchiamo di comprendere il significato dell’acronimo “BIM” – Building Information Modelling, dicendo che ci si riferisce qui ad un insieme di software che raccolgono e utilizzano le informazioni che riguardano l’intero ciclo di vita di un’opera, dal progetto alla costruzione, fino alla sua demolizione e dismissione, quali ad esempio:

a) geometria

b) materiali

c) struttura portante

d) caratteristiche termiche e prestazioni energetiche

e) impianti

f) costi

g) sicurezza

h) manutenzione

i) ciclo di vita

k) demolizione

l) dismissione

Una volta raccolte le informazioni provenienti da tutte le figure interessate nelle diverse fasi del ciclo di vita di una struttura, il BIM permette di realizzare un modello virtuale prima che l’edificio venga costruito realmente.

In merito al discorso illuminotecnico (che si identifica al punto e) dobbiamo però necessariamente fare alcune importanti considerazioni. Oggi per ‘simulare’ la realtà fisica della luce in un ambiente con le caratteristiche della luce irradiata dalle lampade scelte e dal tipo di esposizione solare ipoteticamente presente, i progettisti illuminotecnici utilizzano software di progettazione specifici quali ad esempio Dialux, Calclux, Litestar, Relux, Lightscape o Microstation..

Si tratta di software che sono in grado di eseguire calcoli complessi che cercano di tenere in considerazione alcuni degli elementi fondamentali che entrano in gioco quando la luce raggiunge una superficie e tutti i materiali presenti nel locale: in illuminotecnica, perché i calcoli siano attendibili, è necessario conoscere le reali dimensioni e finiture di tutto l’ambiente, degli arredi, delle finestre e i colori di tutte le superfici (pareti, soffitto, pavimento, mobili) e i loro fattori di riflessione.

I principali fattori da considerare in ambito di grandezze fotometriche sono: la temperatura della luce correlata K (gradi Kelvin), i Lx (Lux) per l’illuminamento e il fattore di riflessione di una superficie dato dal rapporto fra la Luminanza Cd/m2 e Lux. Il progettista dovrà quindi essere dotato necessariamente di strumenti in grado di misurare queste grandezze, quali Colorimetro, Luxmetro e Misuratore di Luminanza, non tanto per la fase di progettazione – in quanto ovviamente non essendo l’edificio ancora realizzato non è possibile eseguire alcun rilievo – ma quanto nelle fasi di studio, di simulazione e controllo finale a lavori eseguiti.

Nelle immagini a seguire un esempio di due strumenti in grado di misurare queste grandezze (vedi figure qui sotto).

Luminanzometro digitale compatto LS-150 (courtesy: Konica Minolta Sensing)
Colorimetro a luce incidente CL- 200A (courtesy: Konica Minolta Sensing)

Simulazione fotorealistica: i limiti

Ogni progetto illuminotecnico trova il giusto equilibrio tra luce naturale e artificiale, ma ad oggi, come si evince da uno studio fatto dall’Università La Sapienza di Roma in collaborazione con ENEA “..la maggior parte delle immagini preparate dai progettisti per anticipare la realtà è ottenuta utilizzando programmi commerciali di rendering “fotorealistico”. Quest’ultimo termine non implica però necessariamente che in ciò si determini un collegamento con la fisica della luce: qualsiasi algoritmo di calcolo viene accettato, purché le immagini finali raggiungano un adeguato livello di verosimiglianza.

Nel calcolo numerico della luce, è importante da subito distinguere l’illuminazione artificiale dall’illuminazione naturale: nel primo caso, le variabili di calcolo sono limitate alle caratteristiche degli apparecchi di illuminazione e ai materiali che costituiscono l’ambiente, mentre nel secondo entrano in gioco la componente di illuminazione diretta dovuta al Sole e la componente di illuminazione diffusa del cielo, che variano con orario, periodo dell’anno e tipo di cielo (standard CIE coperto, sereno,…).

Quello che vogliamo dire è che – indipendentemente dagli algoritmi utilizzati – nelle valutazioni della luce naturale si verificano errori a tutt’oggi rilevanti, a causa delle ipotesi ed approssimazioni su cui si basa la simulazione illuminotecnica. I risultati che si ottengono possono essere molto lontani rispetto alle situazioni effettive, e i dati di illuminamento calcolati possono presentare discrepanze consistenti rispetto ai valori misurati sul campo.

Inoltre, per alcuni materiali opachi la riflessione viene assunta dal software come perfettamente diffondente, mentre nella maggior parte dei casi essa è semi-diffondente; in più gran parte delle soluzioni tecnologiche recenti utilizzate – come i camini di luce o i materiali trasparenti innovativi – non possono essere simulate perché ad oggi ancora complesse. La maggior parte dei software assume quindi l’ipotesi di comportamento perfettamente diffuso per le superfici dell’ambiente, per cui non risulta possibile modellare superfici speculari e/o semi-speculari.

A seguito di queste considerazioni quindi, in ogni caso, nessuno dei programmi oggi disponibili in commercio è in grado di simulare realisticamente la luce naturale e quindi prevedere realmente quale e quanta luce ci sarà in un ambiente: questi software restano comunque importanti e molto utili per eseguire diversi calcoli e avere una approssimazione della realtà, per l’analisi dell’ambiente luminoso, per simulare condizioni di illuminazione per geometrie molto complesse.

Una volta realizzato il modello su cui effettuare le simulazioni, inoltre, si possono cambiare i singoli parametri e confrontare soluzioni progettuali differenti, con evidenti vantaggi pratici per il progettista. Attraverso i software di calcolo illuminotecnico, otteniamo un risultato di tipo qualitativo, fotorealistico, attraverso il rendering, per una visualizzazione realistica dell’oggetto, e un risultato quantitativo, fotometrico, attraverso i calcoli che permettono la determinazione delle grandezze fotometriche (fondamentalmente luminanze ed illuminamento).

E in futuro…il BIM?

In conclusione possiamo dire che il BIM è un ottimo strumento che porterà grossi benefici in ambito di progettazione e manutenzione, e sicuramente sarà in futuro uno strumento che potrà aiutare i progettisti illuminotecnici ad avere un sistema unico dal quale sarà possibile estrarre tutti i parametri necessari per progettare impianti a regola d’arte.

Inoltre, come in tutti i software di gestione dati e di calcolo basato sulle informazioni presenti nel database, il continuo aggiornamento ed inserimento di misure reali eseguite con la strumentazione tradizionale, faranno sì che le capacità predittive dello strumento BIM diventeranno sempre più realistiche, facendolo diventare uno strumento indispensabile per i progettisti.

(a cura di Maurizio Messa, Konica Minolta Sensing Europe B.V.)

Per ulteriori approfondimenti sui temi trattati, Maurizio.Messa@seu.konicaminolta.eu

Per proporre temi da trattare e/o formulare quesiti specifici contattare la Redazione luceedesign@tecnichenuove.com

 

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