Indice di abbagliamento UGR: cos’è, come si calcola e perché è fondamentale nella progettazione della luce

L’indice UGR, Unified Glare Rating, è il parametro utilizzato per valutare l’abbagliamento molesto prodotto dall’illuminazione artificiale negli ambienti interni. Il valore non dipende solo dall’apparecchio, ma dalla relazione tra sorgente luminosa, osservatore, luminanza di sfondo, posizione e geometria dell’ambiente. L’articolo spiega formula, limiti applicativi, valori normativi e differenze con UGRsmall, offrendo al progettista criteri utili per ridurre il discomfort visivo in uffici, scuole, sale riunioni e spazi di lavoro.

Indice di abbagliamento: UGR interpretarne i parametri

L’indice di abbagliamento UGR, la descrizione e interpretazione dei parametri che lo compongono, i suoi limiti e le sue potenziali evoluzioni. Esempi di calcoli manuali e suggestioni progettuali.

A partire dagli anni ’50 ci sono stati numerosi tentativi di indicizzare e parametrizzare l’abbagliamento, partendo dallo IES Glare Index al CGI – CIE Glare Index presentato per la prima volta nel 1975.

L'Unified Glare Rating (UGR) è un parametro utilizzato nell'illuminotecnica per quantificare l'abbagliamento percepito in un ambiente illuminato artificialmente. Il controllo dell'abbagliamento è essenziale per garantire il comfort visivo e la produttività delle persone che lavorano o studiano in spazi illuminati artificialmente.

L'abbagliamento si verifica quando una sorgente luminosa provoca una riduzione del comfort visivo o interferisce con la capacità di vedere chiaramente. Può essere causato da luci troppo intense, riflessi su superfici lucide o contrasti eccessivi tra le diverse aree di un ambiente.

Per mitigare questi effetti, le normative internazionali e nazionali hanno introdotto criteri per controllare l'abbagliamento in diversi ambienti di lavoro e di vita.

Nel 1950 Hopkinson e Petherbridge pubblicarono "Discomfort Glare and the Lighting of Buildings." dove posero le prime basi teoriche relativamente all’abbagliamento, che poi con lo stesso Hopkins nel 1957 trovarono espressione nella formula del Glare Index (pubblicata in "Evaluation of Glare." per IES):

Dove:

• k = costante empirica determinata da esperimenti psicofisici.
• L_s = luminanza della sorgente luminosa [cd/m²].
• n = esponente empirico, con un valore tipico tra 1.5 e 2.
• ω = angolo solido della sorgente luminosa rispetto all’osservatore.
• Lb = luminanza media dello sfondo [cd/m²].
• La somma Σ viene applicata nel caso di più sorgenti luminose.

Questa formula contiene l’evidente struttura che presenta l’attuale formula dell’UGR, ma con numerose limitazioni.

Parallelamente negli anni ’60 vengono sviluppate le curve limite di luminanza di Söllner, che definiscono i valori massimi accettabili di luminanza in funzione dell’angolo di osservazione, per prevenire l'abbagliamento diretto negli ambienti illuminati. La successiva evoluzione del Glare Index viene proposta dalla British Illuminating Engineering Society (BIES) nel 1966, dove viene aggiunto un parametro di posizione P:

Il parametro P tuttavia era molto approssimativo ed empirico, e venne perfezionato nel 1972 da Guth, e può essere determinato attraverso tabelle specifiche che correlano la posizione della sorgente luminosa alle coordinate dell'osservatore. Queste tabelle sono state sviluppate sulla base di studi psicofisici e sperimentali condotti da Guth e collaboratori.

In alternativa, esistono formule matematiche che approssimano il valore di P in funzione degli angoli di posizione, basate su:

• τ: angolo tra la direzione della sorgente e l'asse visivo verticale dell'osservatore.
• σ: angolo tra la direzione della sorgente e l'asse visivo orizzontale dell'osservatore.

Questi angoli possono essere calcolati conoscendo le coordinate relative della sorgente rispetto all'osservatore. È importante notare che, sebbene le formule offrano una buona approssimazione, l'uso delle tabelle originali fornisce valori più precisi.

Nel 1995 la Commissione Internazionale dell'Illuminazione (CIE) pubblicò il rapporto CIE 117-1995, introducendo l'Unified Glare Rating (UGR). Questo sistema unificato combina elementi delle precedenti metodologie, integrando l'indice di posizione di Guth, per fornire una valutazione standardizzata dell'abbagliamento negli ambienti interni.

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L’UNIFIED GLARE RATING UGR

Prima dell’introduzione della formula per l’UGR nel 1995 in Italia la normativa cogente 10380 utilizzava le curve di luminanza di Söllner, il cui uso è diventato obsoleto con l’introduzione della norma UNI 12461-1 del 2004, aggiornata poi nel 2011. Dal punto di vista legislativo, non esiste una legge italiana che definisca esplicitamente valori di UGR, ma il D.Lgs. 81/2008 sulla sicurezza nei luoghi di lavoro richiede al datore di lavoro di assicurare un’illuminazione confortevole e sicura.

La normativa UNI 11165:2005 definisce l’UGR già presentato nel rapporto CIE 117-1995, e la 12464-1 ne definisce i valori limite per ogni ambiente.

La formula dell’UGR viene definita come segue:

Dove:

• Lb: Luminanza di sfondo [cd/m²]
  
• Li: Luminanza dell’apparecchio in direzione del punto di osservazione [cd/m²]
  
• ω: Angolo solido sotteso dalla sorgente luminosa [sr]
  
• P: Indice di posizione di Guth [-]

La serie dei valori UGR normati dalla norma UNI 12464-1 è: 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28. Se ne riportano i valori per alcuni ambienti di uso comune:

• Aree di circolazione e corridoi – UGR <28
• Mense, dispense – UGR<22
• UFFICI – Reception – UGR<22
• UFFICI – Disegno Tecnico – UGR<16
• UFFICI – Postazioni CAD, Sala conferenze e riunioni – UGR<19
• Ristorante, sala da pranzo, sala ricevimenti – N.D.
• SCUOLE – Classi, Auditorium, Aule di Informatica, Biblioteche – UGR<19

Interpretazione dei parametri

La formula è un’evoluzione delle varianti precedenti, ma su scala logaritmica, per essere più coerente con la percezione umana (secondo la legge di Weber-Fechner, la reazione sensoriale umana a uno stimolo non è di tipo lineare ma logaritmico).

Lb: La luminanza di sfondo viene calcolata a partire da una diffusione di tipo lambertiana, pertanto avendo un illuminamento medio sulle superfici verticali Ei si ottiene:

dove ρ è il coefficiente di riflessione. Aumentando ρ, inserendo quindi una superficie più chiara, aumenta la luminanza di sfondo e quindi diminuisce il valore di UGR complessivo. I software di calcolo ci aiutano facilmente a ottenere tale valore a partire dall’illuminamento, considerato come la media dei punti di calcolo impostati sulla superficie.

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FAQ TECNICHE: Indice UGR e comfort visivo negli interni

• Che cos’è l’indice UGR?
  L’UGR, Unified Glare Rating, è un indice numerico utilizzato per valutare l’abbagliamento molesto negli ambienti interni illuminati artificialmente. Non misura la quantità di luce disponibile, ma il disagio visivo percepito dall’osservatore. Il valore dipende dalla luminanza delle sorgenti, dalla luminanza dello sfondo, dalla posizione degli apparecchi e dalla geometria dell’ambiente.
• In quali ambienti si usa il valore UGR?
  L’UGR viene utilizzato soprattutto nella progettazione illuminotecnica di uffici, scuole, sale riunioni, biblioteche, ambienti con videoterminali, spazi di lavoro e aree di circolazione.
  È particolarmente rilevante dove il comfort visivo incide su concentrazione, produttività e sicurezza.
  Nei contesti tecnici va sempre valutato in relazione al compito visivo e alla posizione degli osservatori.
• Quali norme regolano l’UGR?
  Il riferimento tecnico italiano per il calcolo è la UNI 11165:2005, che specifica i criteri per il calcolo dell’indice UGR negli interni con illuminazione artificiale.
  La UNI EN 12464-1:2021 definisce invece i requisiti illuminotecnici per i posti di lavoro interni, inclusi comfort visivo e compiti con videoterminali.
  Il metodo deriva dal rapporto CIE 117:1995, che introduce la formula UGR integrando anche l’indice di posizione di Guth.
• Perché un valore UGR basso migliora il comfort visivo?
  Un valore UGR più basso indica minore probabilità di abbagliamento molesto.
  Questo consente di ridurre affaticamento visivo, distrazione, perdita di contrasto percepito e discomfort negli spazi di lavoro. Tuttavia il valore non va letto isolatamente: illuminamento, uniformità, resa cromatica, distribuzione luminosa e luminanza delle superfici restano parametri complementari.
• Come si interviene progettualmente per ridurre l’UGR?
  Si può agire sulla luminanza dell’apparecchio, sulla posizione delle sorgenti, sull’area apparente emettente e sulla luminanza di sfondo. Sorgenti più ampie, distribuzioni ottiche controllate, apparecchi recessi, cut-off adeguato e superfici verticali correttamente illuminate possono ridurre l’abbagliamento.
  La scelta va verificata con simulazioni illuminotecniche e non solo con dati nominali del prodotto.
  
• Perché l’UGR non è una proprietà assoluta dell’apparecchio?
  L’UGR dipende dalla configurazione dell’ambiente e dalla posizione dell’osservatore.
  Lo stesso apparecchio può generare valori diversi se cambia altezza di installazione, distanza, orientamento, coefficiente di riflessione delle superfici o disposizione dei punti luce.
  Per questo è più corretto parlare di UGR dell’impianto o della scena illuminotecnica, non del singolo corpo illuminante.
  
• Quali errori evitare nella valutazione dell’abbagliamento?
  Un errore frequente è scegliere un apparecchio solo perché dichiarato “UGR<19” senza verificare la configurazione reale di progetto. Un altro errore è ridurre l’abbagliamento solo con ottiche molto schermate, aumentando però numero di punti luce e consumi. Vanno inoltre controllati file fotometrici, area apparente, luminanza delle superfici, posizione degli utenti e compiti visivi effettivi.