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3 - TYPOLOGIE DES BÂTIMENTS

4 - OUVERTURES EN FAÇADE

5 - OUVERTURES EN TOITURE

6 - CARACTÉRISTIQUES INTÉRIEURES

7 - PROTECTIONS SOLAIRES

8 - DISPOSITIFS PARTICULIERS

9 - CONCLUSION

10 -  GLOSSAIRE DES GRANDEURS PHOTOMÉTRIQUES

Article de référence | Réf : C3316 v3

Dispositifs particuliers
Solutions de conception pour l’éclairage naturel

Auteur(s) : Bernard PAULE, Yannick SUTTER, Gilles COURRET

Date de publication : 10 mai 2020

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RÉSUMÉ

Cet article passe en revue les éléments physiques qui conditionnent la disponibilité de lumière du jour dans les bâtiments.

Les paramètres liés au site d’implantation, la typologie de la construction, les caractéristiques des ouvertures en façade et en toiture, les paramètres intérieurs et les protections solaires sont ainsi passés en revue afin d’expliciter quelles sont les solutions de conception à disposition et quelles sont les limites de ces solutions. En compléments, des dispositifs particuliers (systèmes ou produits d’éclairage naturel) font l’objet d’une description rapide.

Cet article est destiné aux architectes, mais aussi à l’ensemble des acteurs impliqués dans la production architecturale.

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Auteur(s)

  • Bernard PAULE : Diplômé de l’École Nationale Supérieure d’Architecture de Lyon – Docteur ès sciences, chargé de cours à l'École polytechnique fédérale de Lausanne - Directeur associé d'Estia SA (Lausanne, Suisse).

  • Yannick SUTTER : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Docteur en Génie Civil - Directeur de LUMIBIEN (Les Sables d’Olonne, France).

  • Gilles COURRET : Ingénieur de l'École nationale des Sciences appliquées de Lyon – Docteur ès sciences à l'École polytechnique fédérale de Lausanne - Professeur à la Haute École d'ingénierie et de gestion du canton de Vaud

INTRODUCTION

Dressés vers le ciel, les bâtiments rayonnent dans la nuit comme de grands luminaires, chacune de leurs ouvertures, traduisant d'un éclat plus ou moins vif et coloré, les activités qu'ils abritent.

Durant la journée, au contraire, le sens des flux s'inverse et ces édifices doivent, selon les cas, aller collecter au-dehors le précieux rayonnement nécessaire à l'éclairage des espaces intérieurs, ou parvenir à se protéger des rayons trop agressifs du soleil.

Cette dualité exprime bien la complexité de l'enveloppe d'un bâtiment, sa capacité à maîtriser au mieux la lumière du jour pour satisfaire les besoins des utilisateurs, c'est-à-dire :

  • améliorer le bien-être, la santé et la productivité des personnes ;

  • réduire la consommation d'énergie liée à l'utilisation de l'éclairage artificiel ;

  • diminuer la charge de ventilation et de climatisation des bâtiments.

Au-delà de ces enjeux, l'enveloppe et ses ouvertures constituent l'expression la plus manifeste des intentions de l'architecte et « qualifient » l'architecture comme un vêtement distingue celui qui le porte.

« L’histoire de l’architecture moderne, c’est une histoire de fenêtres ».

Le Corbusier

Ce document passe en revue les différents éléments à prendre en considération lorsque l’on souhaite optimiser les apports de lumière du jour à l’intérieur des bâtiments.

Il présente tout d’abord les enjeux associés à la typologie des bâtiments et à l’environnement extérieur, pour se focaliser ensuite sur les ouvertures en façades et en toiture. La question des protections solaires est ensuite abordée en mettant l’accent sur le traitement combiné des enjeux de lumière et de surchauffe.

Enfin, les caractéristiques de quelques dispositifs particuliers de contrôle de la lumière naturelle font l’objet d’une présentation succincte.

Le lecteur aura tout intérêt à se reporter à l'article précédent [C 3 315] et à sa documentation pour compléter les informations présentées ici.

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KEYWORDS

building   |   architecture   |   light   |   building   |   lighting of buildings   |   daylighting

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-c3316


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8. Dispositifs particuliers

8.1 Cheminées de lumière

L'idée de créer des conduits spécifiques pour transporter la lumière permet de desservir des locaux n'ayant pas d'accès à l'extérieur. La figure 36 montre le cas d'une rénovation effectuée dans le canton de Genève et pour laquelle une cheminée de lumière permet d'éclairer une portion de local située à plus de 9 mètres de la plus proche façade. Le conduit de section carrée présente une largeur de 90 cm. Il est tapissé d'aluminium anodisé.

  • Plusieurs produits « clé en main » sont aujourd'hui disponibles sur le marché. Généralement basés sur des conduits cylindriques, certains d'entre eux proposent aussi une fonction de ventilation naturelle modulable.

  • Matériau

    Lorsque l'on veut conduire la lumière à travers plusieurs étages, l'emploi de matériaux à haut pouvoir réfléchissant est indispensable. La figure 36 montre que la fraction de lumière disponible après plusieurs réflexions dépend fortement du facteur de réflexion spéculaire du matériau. On constate ainsi, qu'après 6 réflexions sur un miroir présentant un facteur de réflexion de 0,8, la quantité de lumière disponible n'est plus que de 26 %, contre 74 %, si le facteur de réflexion est égal à 0,95. (figure 37)

L'aluminium anodisé de qualité optique, qui réfléchit plus de 95 % de la lumière incidente, permet de réaliser des conduits capables de transporter la lumière naturelle sur plusieurs mètres, avec un minimum de pertes par absorption.

Ce type de dispositif est particulièrement intéressant pour désenclaver des locaux aveugles (n'ayant pas d'accès en façade).

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8.2 Bandeaux lumineux

Le principe du bandeau lumineux (ou « lightshelf ») consiste à placer un miroir devant le vitrage, à environ 2 m de haut. En hiver et mi-saison, une partie des rayons lumineux est réfléchie en direction du plafond qui se comporte alors comme une source lumineuse secondaire de grande...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PAULE (B.), FLOURENTZOS (F.), BAUER (M.), PANTET (S.) -   How current trend in the design of façades influence the functional quality of indoor spaces  -  Proceedings of the CISBAT’15 Conference, Lausanne, Switzerland (2015).

  • (2) - PAULE (B.), PANTET (S.), BOUTILLIER (J.), NGUYEN (B.), BERGES (M.), CELAIRE (R.) -   Multi-layers facades: What happens behind?  -  Proceedings of the CISBAT’17 Conference, Lausanne, Switzerland (2017).

  • (3) - VIÉNOT (F.), MAHLER (E.), EZRATI (J.-J.), BOUST (C.), RAMBAUD (A.), BRICOUNE (A.) -   Color appearance under LED illumination: The visual judgment of observers.  -  Journal of Light and Visual Environment, 32 :208-213 (2008).

  • (4) - PAULE (B.), PANTET (S.), BOUTILLIER (J.) -   Performance globale en éclairage / Global lighting performance.  -  Rapport Final, Office Fédéral de l’Energie, (2014).

  • (5) - BASF -   Daylighting,  -  https://www.basf.com/fr/fr/who-we-are/innovation/daylighting.html

  • ...

NORMES

  • « L’éclairage naturel des bâtiments » - EN 17037 - 2018

  • RT 2005, TH-CE 2005, Version 7.3. Arrêté du 24 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles des bâtiments, NOR : SOCU 0610625A, Journal Officiel de la République CSTB – Référentiel technique de certification « Bâtiments tertiaires – Démarche HQE® » Bureau et enseignement – Partie III : QEB, janvier 2005. - EN 12464-1 - 15-03-06

ANNEXES

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    1/ Quiz d'entraînement

    Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

    2/ Test de validation

    Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

    Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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