Daylighting performance assessment of perforated masonry walls : a parametric analysis

Natural daylight plays a fundamental role in the building energy efficiency and indoor environmental quality: for this reason, the natural light supply control is very important. In fact, the presence of shading systems can bring beneficial effects, not only by the economic point of view, but also for the well-being, health and productivity of the users. Knowing the importance of shading devices and the large interest in the use and conservation of Perforated Masonry Walls (PMW), a daylighting analysis of brickworks screens is proposed. In the first part, an overview of the existing literature on the daylighting performance assessment of perforated screens is exposed. Afterthat, the analyses of the PMW will be proposed in three sections about: the measurement of optical properties of brick samples, preliminary evaluations on daylighting parameters, the daylighting performance assessement of the different patterns of PMW and the application of the most significative ones to a case study. Through the analysis of the data obtained by the measurements, two different values of reflectance are proposed to chacterize the bricks surfaces in the computer-aided simulations. After a geometrical description of the patterns, assessments on the Radiance parameters, defined as function of the geometries, are presented: in particular, the cases in which the shading system is assumed as a single surface, with the BSDF assigned to it, or directly 3D-modelled, have been considered. The aim of this section is to identify the most suitable parameters and method of analysis, considering simulation time and resolution. So, a comparison, in terms of daylighting performances, between the different patterns and materials properties is proposed: each case has been characterized through the incident angle-dependent transmittance and the mean illuminance, calculated for a sample room located in Milan (Italy). Lastly, Climate Based Analyses have been performed on a case study located in Seville (Spain).

La luce naturale ha un ruolo fondamentale nell’efficienza energetica degli edifici e nella qualità dell’ambiente interno: per questo motivo, il controllo degli apporti luminosi assume una grande importanza. Infatti, l’utilizzo di sistemi di schermatura può portare benefici non solo dal punto di vista economico, ma anche per il benessere, la salute e la produttività degli utenti. Nota l’importanza dei dispositivi di schermatura e l’ampio interesse nell’utilizzo e nella conservazione dei muri grigliati in laterizio, viene proposta, con questo lavoro, un’analisi delle prestazioni luminose di questi sistemi. Nella prima parte, viene riportata una revisione della letteratura riguardante gli studi sulle performance luminose di pannelli frangisole forati. Successivamente vengono proposte le analisi eseguite in tre sezioni riguardanti: le misure delle proprietà ottiche di campioni di mattoni, valutazioni preliminari su diversi parametri, l’analisi delle prestazioni luminose di diverse configurazioni di muri grigliati e l’applicazione dei pattern più significativi ad un caso studio. Con l’analisi dei dati ottenuti dalle misurazioni fatte in laboratorio, vengono proposti due diversi valori di riflettanza per caratterizzare le superfici dei laterizi nelle simulazioni. Dopo una descrizione geometrica dei diversi pattern, vengono presentate valutazioni riguardanti i parametri di Radiance, definiti in funzione delle geometrie: in particolare, sono stati considerati il caso in cui il sistema di schermatura fosse assunto come una singola superficie, a cui viene assegnata la BSDF, o fosse modellata in 3D. Lo scopo di questa sezione è identificare i parametri e il metodo di analisi più adeguati, tenendo conto del tempo e della risoluzione della simulazione. Quindi, viene proposto un confronto, in termini di performance luminose, tra l’utilizzo di diversi pattern e proprietà dei materiali: ogni caso di analisi è stato caratterizzato per mezzo della trasmittanza, dipendente dall’angolo di incidenza, e dall’illuminamento medio, calcolato in una stanza d’esempio ubicata a Milano. Infine, sono state condotte analisi annuali su un caso studio ubicato a Siviglia (Spagna).