Controllo dell’abbagliamento: UGR Unified Glare Rating

Il controllo del fenomento dell’abbagliamento negli spazi di lavoro  implica la conoscenza di diversi aspetti, non solamente legati al fattore illuminotecnico in sè, ma anche ai modi in cui l’ambiente di lavoro è definito nelle sue parti e finiture.

[Foto in header by bethany legg su unsplash]

Proprio vista la complessità della trattazione quest’articolo è frutto di successivi aggiornamenti, l’ultimo in ordine cronologico è stato possibile grazie ad un approfondimento dato dalla lettura del capitolo sull’argomento nel libro da poco pubblicato: Manuale del Lighting Designer – Teoria e Pratica della Professione, edito da Tecniche Nuove, autore P.Palladino , a cui rimando per maggiori dettagli.

Rimando inoltre ad un approfondimento sull’illuminazione dei luoghi di lavoro a quest’articolo:

illuminazione nei luoghi di lavoro.

Nello specifico  quest’articolo è approfondito sul tema dell’ UGR -Unified Glare Rating.

Sulle fotometrie e il valore di UGR dichiarato

Spesso si sente dire che l’UGR deve essere inferiore a 19, ancora più spesso riferendolo esclusivamente a caratteristiche specifiche di un corpo illuminante.

Nella realtà L’UGR Unified Glare Rating, è un fattore di verifica della condizione di abbagliamento debilitante all’interno dell’ambiente analizzato e dipendente da numerose variabili ambientali e quindi non solamente dalle caratteristiche fotometriche e costruttive di un corpo illuminante.

Il parametro UGR è dipendente dunque solo in parte dalle caratteristiche fotometriche dell’apperecchio d’illuminazione. Va ricordato che, dal punto di vista fotometrico, va posta particolare attenzione al valore di superficie emittente inserito in fotometria, poichè da questa dipende il valore di luminanza e quindi il risultato dell’UGR, strettamente legato alla luminanza del corpo illuminante osservato in ambiente. Molto spesso capita che aziende d’illuminazione (non sempre in buona fede) mettano in circolazione fotometrie con parametri modificati manualmente o non realistici della superificie emittente. Caso particolare ad esempio per apperecchi di forma non regolare (vedi ad esempio i sistemi ad anello che oggi molti costruttori hanno a catalogo) che in una fotometria LDT standard sono definiti da una superficie emittente circolare piena, molto lontana dalla superficie anulare reale.

Nel caso qua sopra un apparecchio d’illuminazione anulare rappresentato in fotometria come disco di diamertro 1200mm e superficie 1.13m². Con relativi valori d’UGR tabellari molto bassi e molto lontani dalla realtà!

Per approfondire le unità di misura fondamentali della fotometri, rimando al seguende articolo: Un po’ di tecnica #2: Illuminamento e Luminanza

Tutto questo porta, come si diceva, ad un risultato sensibilmente errato in termini di UGR, che può rendere “office compliant” apparecchi d’illuminazione che invece non lo sono assolutamente e che potrebbero generare forte sensazione d’abbagliamento.

Quindi fate molto attenzione a questo dato e verificate che la fotometria sia correttamente costruita.

Cos’è l’UGR

L’UGR  Unified Glare Rating è un fattore unificato in campo internazionale, sviluppato dalla CIE (Commission International de l’Eclairage) per la valutazione dell’abbagliamento diretto molesto. La formula dell’UGR è derivata dalla semplificazione di un indice denominato CGI – CIE GLARE INDEX del 1983, nato con l’obbiettivo di coniugare diversi sistemi di valutazione dell’abbagliamento molesto. L’ UGR ne è una derivazione.

Un aspetto che spesso viene trascurato e che forse rappresenta il limite principale della formula UGR è che, quesa, è stata concepita  per verificare il confort visivo negli uffici con posizionamento degli apparecchi in maglie regolari, con un osservatore ad 1.2m da terra (situazione tipica di osservazione da seduto), che osserva l’ambiente con angolo di visione ortogonale a sè. Per questo motivo non ci si può attendere previsioni corrette, in situazioni in cui ci si distacca fortemente dalle condizioni sulle quali il parametro è stato sviluppato.

Il panorama normativo

Esiste una normativa specifica che definisce le caratteristiche e limiti dell’ UGR:

CIE 117 del 1995- Discomfort Glare in Interior Lighting

Poi successivamente ripresa da una normativa italiana UNI:

UNI 11165 del settembre 2005, Valutazione dell’abbagliamento molesto con il metodo UGR attualmente ancora in vigore.

UGR è un  indice valuta la presenza in un ambiente di abbagliamento di tipo molesto (discomfort glare):

Glare which causes discomfort without necessarily impairing the vision of objects (CIE 17.4-1987 international lighting vocabulary)

 A tutti gli effetti è errato considerare UGR in situazioni in cui sono presenti condizioni di abbagliamento debilitante (disability glare).

Disability glare measurably impairs vision by reducing the contrast of the retinal image by the presence of a very bright light source in the field of view (CIE 1995).

Applicazione dell’UGR nei luoghi di lavoro

l’UGR, definito dal CIE è stato introdotto nella norma per l’illuminazione degli interni  UNI EN 12464-1 del 2004 (poi aggiornata ulteriormente nel 2011), primo aggiornamento importante della storica UNI10380 della fine degli anni ’90(che ancora spesso viene citata in testi o lezioni universitarie).

Per maggiori info sull’illuminazione nei luoghi di lavoro rimando all’articolo:

• Illuminazione nei luoghi di lavoro

In sostanza è stata sostituita la  classe di qualità G presente nella vecchia norma UNI 10380, ormai superata, che impiegava le curve limite di luminanza  di Söllner.

A partire Il valore di UGR  Unified Glare Rating dipende dalla disposizione degli apparecchi illuminanti, delle caratteristiche dell’ambiente (dimensioni, indici di riflessione) e del punto di osservazione degli operatori e oscilla tra valori da 10 (nessun abbagliamento) a 30 (abbagliamento  considerevole) secondo una scala di 3 unità (10, 13, 16, 19, 22, 25 e 28): più basso è il valore, minore è l’abbagliamento.
Tipicamente ogni apparecchio di illuminazione in un locale può esser disposto secondo due punti di vista che sono ortogonali ai due piani principali C0°-180° e C90°-270° (sono i piani che si prendono come riferimento anche per individuare la distribuzione fotometrica).

I’UGR tiene conto della luminanza di sfondo (soffitto, pareti) e della somma dell’apporto di ciascun apparecchio collocato nel locale rispetto ad una posizione standard dell’osservatore. Si calcola con la seguente formula:

• Lb è la luminanza di sfondo (cd/m²) calcolata come Eind/π, dove Eind è l’illuminamento verticale indiretto al livello dell’occhio dell’osservatore;
• L è la luminanza (cd/m²) delle parti luminose di ogni singolo apparecchio di illuminazione nella direzione dell’occhio dell’osservatore;
• ω è l’angolo solido (sr – steradianti) delle parti luminose di ogni singolo apparecchio di illuminazione nella direzione dell’occhio dell’osservatore;
• p è l’indice di posizione di Guth di ogni singolo apparecchio;
• Σ indica la sommatoria di tutti gli apparecchi di illuminazione;

Dunque il valore di UGR tiene conto:
–    della posizione dell’osservatore rispetto all’impianto,
–    della luminanza del singolo apparecchio,
–    della dimensione dell’installazione e dell’ambiente,
–    dello sfondo in cui sono collocati i corpi luminosi.

Qua una tabella in cui sono messi a confronto diversi parametri di valutazione dell’abbagliamento, tra cui UGR

I LED e limiti di Applicazione dell’UGR

Con l’introduzione della tecnologia LED nell’illuminazione dei luoghi di lavoro sono sorte delle problematiche di applicazione della normativa oggi in vigore. Problematiche che risiedono nella definizione dell’indice e relativi limiti, molto chiaramente enunciati nelle:

• CIE 117 del 1995- Discomfort Glare in Interior Lighting
• UNI 11165 del settembre 2005, Valutazione dell’abbagliamento molesto con il metodo UGR

Entro cui si legge che:

“L’applicazione dell’indice unificato di abbagliamento UGR è limitata a sorgenti di luce che
determinano, nelle condizioni supposte, un angolo solido compreso tra:

0,1 sr e 0,0003 sr.

Un angolo solido di 0, 1 sr è determinato da un apparecchio di forma quadrata con lato di
1 m visto da una distanza di circa 3 m.

L’abbagliamenlo molesto, per sorgenti molto piccole, è determinalo dall’intensità luminosa più che dalla luminanza, perciò l’UGR non è applicabile per sorgenti con angolo solido minore di 0,0003 sr. “

Si rimanda in merito all’articolo di approfondimento:

• La qualità delle installazioni a led: la nuova CIE TR 205/2013

La verifica dell’abbagliamento tramite UGR, ideata per corpi illuminanti con sorgenti estese+riflettore, completamente differenti da moderni apparecchi LED, che spesso privi di schermo di chiusura, consentono la visione diretta dell’array di LED, rendendo di fatto inefficace qualsiasi verifica eseguita con sistema UGR: è di fatto errato considerare la luminanza media data dalla sommatoria delle sorgenti discrete che costituiscono un sistema LED, quale valore da utilizzare nel calcolo dell’UGR.

A supporto di ciò, sono numerosi i testi che sottolineano la criticità della questione, ad esempio nel Solid State Lighting Annex – Potential Health Issues of Solid State Lighting Final Report pubblicato nel 2014 si legge:

UGR method cannot be applied to very small light sources, whose solid angular subtense is smaller than 0.0003 sr [CIE 1995]. For instance, at a distance of 1 m, the light source must be larger than 1.5 cm x 1.5 cm. Despite this fundamental limitation given by the CIE, lighting manufacturers and designers usually perform UGR calculations on SSL luminaires consisting of multiple small LED sources but incorrectly considering the average luminance over the whole area of the luminaire. This approach is misleading as the resulting UGR is low and does not reflect the physiological perceived glare. Therefore, the use of UGR should be restricted to SSL products with large diffusers, without any visible point sources.

UGR per sorgenti di piccola dimensione

La Cie ha pubblicato unop standard Collezione Glare CIE 146,147 2002  in cui è affrontato il tema dell’UGR per sorgenti con superficie luminosa dimensione inferiore 0,005m²  che corrisponde ad un disco di diametro 80mm.

E’ interessante osservare come la  formula derivata, che si riferisce a sorgenti piccole con angoli di scostamento (off-line) di almeno 5° e riferite ad applicazioni d’ufficio tipiche, venga fatto riferimento alle intensità della sorgente e non alla luminanza come nella formula standard di UGR. Da sottolineare che i software comunemente utilizzati si riferiscono nella valutazione di UGR alla formula standard, quind in casi in cui i limiti dell’UGR siano disattesi si può incombere in valutazioni errate sul fenomeno d’abbagliamento molesto.

La verifica dell’UGR

Tipicamente un buon programma di calcolo può fornire i valori di UGR in alcune situazioni tipo, che tengono conto delle caratteristiche di riflessione del locale (pavimento, pareti, soffitto) delle dimensioni dell’ambiente espresse in funzione della differenza di altezza tra l’occhio dell’osservatore e le sorgenti luminose (H) e ovviamente della direzione di osservazione.

Una nota importante va aggiunta in riferimento alle verifiche di UGR realizzate con software: aggiornamenti recenti dei diversi software disponibili sul mercato hanno reso disponibile anche una miglioria sulle modalità di rappresentazione dell’UGR.
Se prima era possibile solo verificare una direzione di osservazione alla volta, ora l’otuput è calcolato effettuando una media di valori sui 360° di visione (panoramic view), la rappresentazione è tale per cui è possibile valutare su quali vettori di osservazione si hanno i valori più critici di UGR.

Qua sotto un’immagine di confronto tra otpuput Dialux 4.12 (sopra) e Dialux EVO (sotto): vista la diversa modalità di verifica i risultati di uno non sono confrontabili con l’altro.

Spesso nei cataloghi viene riportato l’indice UGR di un apparecchio, in modo da fornire agli operatori delle indicazioni in merito al comportamento del corpo illuminante nei confronti della problematica dell’abbagliamento molesto. Naturalmente si tratta di un’approssimazione, con ogni probabilità il valore UGR indicato è derivato da tabelle UGR globali.

Spesso come output di calcolo di un qualsiasi software di verifica è possibile avere Le tabelle UGR globali che, anche se piuttosto imprecise rispetto alla formula,  permettono di confrontare piuttosto rapidamente situazioni luminose differenti.

Le tabelle possono essere usate solo in determinate condizioni dell’impianto, quali:

1. una stanza rettangolare,
2. apparecchi dello stesso tipo e installati alla stessa altezza,
3. apparecchi paralleli alle pareti disposti simmetricamente.

Quindi, ricapitolando UGR19 non significa nulla se non contestualizzato, ovvero esistono delle tabelle interne alla UNI12464 2011 che indicano molto chiaramente quali sono il livelli massimi di UGR consentiti per ogni compito visivo specificato. A volte il massimo è 19 (work station), a volte 25 (stock room), a volte 16 (technical drawing).

Ma soprattutto è difficile valutare davvero i problemi legati all’abbagliamento senza avere almeno un riferimento sul tipo di installazione, sulla tipologia di stanza, sul comptito visivo e naturalmente sull’utente che fruisce lo spazio.

Quindi, la prossima volta mi raccomando, se avete un dubbio, non andate dall’elettricista a chiedere spiegazioni , esistono professionisti preparati che sicuramente potranno risolvere ogni tipo di vostro problema sull’illuminazione: si chiamano Lighting Designer!