Luce circadiana in architettura. Progettazione illuminotecnica di uno spazio lavorativo integrato con la Smart Window ENI dotata di pannelli LSC

The light is coming back to be a fundamental element in contemporary architectural culture. Before the invention of electric lighting, the sun was the only daylight source and for this reason it represented a fundamental criterion for the buildings design. The technological advancement has enabled great innovations, but at the same time meant the spread of a fundamentally wrong practice: replace the natural light with artificial light. Electric illumination prescribed by well-intentioned engineers and scientists rendered space with uniform color and brightness, with no inherent natural qualities. The aesthetic and biologic aspects of light were simply out of view. Recognizing this grand deficiency, almost total absence of a good culture of light in the last few years, the purpose of this thesis is to propose a design approach that incorporates natural light parameters and the principles of Biophilia. The target is to provide calibrated solutions compared to our natural heritage, which support the human physiology and that can lead to a stronger bond with the local context and the daily cycle. The discovery of a novel type of photoreceptor has allowed us to better understand the impact of light on circadian rhythms, which regulate some very important biological functions for the human body, and on the so-called Non-Image Forming effects. The circadian adaptive lighting concept is apply on a workplace environment that integrates Smart Window ENI with Luminescent Solar Concentrator (LSC) modules. The LSC panels, useful source of renewable energy, introduce a colored component in windows, possible biological disturbance to the occupants. The colored plates modify the sunlight, cutting the blue component that is fundamental for the circadian stimulus of human beings. The study of the innovative architectural element, through field measurements and simulations, has led to the design of a adaptive system of artificial light integrated with the ENI Smart Window, enhancing the entire structure.

La luce sta tornando ad essere un elemento fondamentale nella cultura architettonica contemporanea. Prima dell’invenzione dell’illuminazione elettrica, l’unica fonte di luce diurna era quella del sole e per questa ragione rappresentava un criterio fondamentale per la progettazione. L’avanzamento tecnologico ha permesso grandi innovazioni, ma al contempo ha fatto sì che prendesse piede una pratica fondamentalmente errata: sostituire alla luce naturale la luce artificiale. L’illuminazione elettrica, progettata da ingegneri e scienziati benintenzionati, rese gli spazi architettonici uniformi, stesso colore, stessa luminosità, senza alcuna qualità naturale. Gli aspetti estetici e biologici della luce erano semplicemente ignorati. Prendendo atto dell’assenza quasi totale di una buona cultura della luce negli ultimi anni, lo scopo di questa tesi è quello di proporre un approccio progettuale che incorpori i parametri di luce naturale e i principi di biofilia. L’obiettivo è di fornire soluzioni calibrate rispetto al nostro patrimonio naturale, che supportano la fisiologia umana e che possono portare ad un più stretto legame con il contesto locale e il ciclo giornaliero. Grazie alla scoperta di nuovi fotorecettori è stato possibile comprendere il rilevante impatto della luce sui ritmi circadiani, che regolano alcune funzioni biologiche molto importanti per il corpo umano, e sui cosiddetti effetti Non-Image Forming. Il caso studio preso in esame è quello di un ambiente lavorativo che integra la Smart Window ENI dotata di moduli LSC. I pannelli LSC, utile fonte di energia rinnovabile, introducono una componente colorata nelle finestrature, possibile elemento di disturbo biologico per gli occupanti. Le lastre colorate modificano la luce solare tagliando la componente blu che è invece fondamentale per lo stimolo circadiano degli esseri umani. Lo studio dell’innovativo componente architettonico, tramite misurazioni sul campo e simulazioni, ha portato alla progettazione di un sistema adattivo di luce artificiale integrato a quello della Smart Window ENI, valorizzando l’intera struttura.