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ISA St Luc Bruxelles – Cours Equipement 4ieme Architecture Cahier 5: Conception de léclairage Naturel JF ROGER FRANCE- Ph. GRULOOS & J. CLAESSENS.

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1 ISA St Luc Bruxelles – Cours Equipement 4ieme Architecture Cahier 5: Conception de léclairage Naturel JF ROGER FRANCE- Ph. GRULOOS & J. CLAESSENS

2 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 1.Éléments astronomiques et géométriques 1.1 Le mouvement de la terre autour du soleil

3 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 1.2 Le mouvement apparent du soleil. Lazimut solaire est langle que fait le plan vertical du soleil avec le plan méridien du lieu. On le mesure à partir du Sud, vers lEst ou vers lOuest ( 0° pour le Sud, 180° pour le Nord ). Les lignes verticales du diagramme figurent les angles azimutaux de 10° en 10°. La hauteur du soleil est l angle que fait la direction du soleil avec le plan horizontal. Les lignes horizontales du diagramme figurent les hauteurs angulaires de 10° en 10° au-dessus de lhorizon (0° pour le plan horizontal et 90° pour le zénith).

4 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction Le diagramme solaire est une représentation plane en coordonnées locales de la trajectoire du soleil, perçue depuis un point de la surface terrestre.

5 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction

6 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction

7 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 1.3. La notion du temps (TSV, TSM, TU, TL, TC) 1/Le temps solaire vrai (TSV). Angle horaire (H) du centre du soleil par rapport à un lieu. Le jour solaire vrai commence au moment du passage, au zénith, du soleil au méridien du lieu. TSV Angle horaire (H) 6 heures- 90° 12 heures0° 18 heures+90° 2/Le temps solaire moyen (TSM). Les fluctuations du mouvement diurne du soleil dû à lexcentricité de lorbite terrestre, et à lobliquité de lécliptique sont incluses dans une ÉQUATION DU TEMPS (ET). Ce terme est très complexe à déterminer. Le temps solaire moyen (TSM) = TSV + ET 3/Le temps universel (TU). Le temps moyen universel est choisi conventionnellement. Il correspond au temps moyen du méridien de Greenwich. Le TSV = TSV Greenwich -L Le temps universel (TU) = TSM + L Dans lesquelles L = 0° à 90° vers louest et de 0° à –90° vers lest. 4/Le temps officiel ou légal (TL). Cest le temps fixé par lusage ou la loi. Il correspond à un méridien bien défini. 5/Le temps civil (TC). Ce temps détermine que le jour commence à minuit et non à midi comme convenu avec le TSV pour le jour solaire vrai. Le TC = TSM +12heures. En Belgique, le Temps Légal est égal au temps civil de Greenwich majoré dune heure. Pour obtenir le TSV en un lieu, il faut appliquer léquation suivante : TSV = TL –1 heure + L + ET –12 heures –E Pour obtenir le TSM en un lieu il faut appliquer léquation suivante : TSM = TL – 1 heure + L –12heures –E Dans lesquelles : E: désigne un facteur de correction horaire dû à la modification de lheure en été (0 en hiver et 1 en été).

8 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 2.Linsolation, le rayonnement et léclairement. 2.1Léclairement naturel énergétique

9 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction exposition énergétique globale par ciel serein sur une paroi orientée et inclinée

10 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 2.3 LInsolation. 1/Linsolation théorique. Elle exprime la durée maximum dexposition dune surface au rayonnement solaire. 2/Linsolation relative Cest un rapport entre la quantité dinsolation effective reçue sur une surface inclinée et orientée et la quantité dinsolation maximum possible sur cette surface. Des valeurs dinsolation relative sont fixées par mois. Elles nous permettent détablir des prévisions quant aux valeurs mensuelles dun rayonnement énergétique. MoisJFMAMJJASOND S/So(%) Notions liées au rayonnement solaire.

11 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction Le rayonnement visible

12 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 3. Le confort visuel L'éclairage, naturel ou artificiel, doit assurer : la visibilité des objets et des obstacles, la bonne exécution des tâches sans fatigue visuelle exagérée, une ambiance lumineuse agréable. Un environnement visuel confortable (donc favorable au travail !) sera obtenu par : Un niveau d'éclairement suffisant Une répartition harmonieuse de la lumière L'absence d'éblouissement L'absence d'ombre gênante Un rendu de couleur correct Une teinte de lumière agréable Un apport d'éclairage naturel

13 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 3.1 Le niveau d'éclairement c'est la quantité de flux lumineux éclairant une surface, exprimée en lumen par m² ou lux Visibilité des objets Sous un éclairement de 500 lux. Sous un éclairement de 50 lux.

14 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction Lorsque le niveau d'éclairement diminue, un texte écrit suffisamment grand restera parfaitement lisible, alors qu'un texte écrit petit deviendra plus difficile à lire.

15 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction voici quelques niveaux déclairement en fonction dactivités ou de tâches (art 62 titre II du RGPT): Locaux et tâches visuellesEclaireme nt (Lx) Lieux situés à lextérieur des bâtiments20 Lieux situés à lintérieur des bâtiments : passages, couloirs, escaliers, entrepôts, dépôts, garages 50 Travaux avec une perception légère de détails100 Travaux avec une perception modérée de détails (assemblage, textiles, découpage de viandes 200 Travaux avec une perception assez poussée des détails Ateliers de montage, travaux sur machines, travaux de bureaux non continus 300 Travaux avec une perception assez poussée des détails durant de longue périodes : Travaux de routine, bureaux, salle de cours 500 Travaux exigeants demandant une perception très poussée des détails, bureaux de dessin… 700 Travaux de précisions, dassemblage1000 Travaux de haute précision1500

16 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 3.2 La répartition lumineuse (ou le contraste) la luminance : c'est la "brillance" d'une surface éclairée ou d'une source lumineuse telle que perçue par l'œil humain, exprimée en candelas par m² (cd/m²). Pour un même niveau d'éclairement au niveau du plan de travail, la première situation est nettement plus agréable que la troisième.

17 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction La distribution de la lumière dans un espace dépend de la répartition des sources lumineuses et de la réflexion des parois Les peintures Couleursclairesmoyennesfoncées Blanc0,80,7- Jaune0,70,50,3 Beige0,650,450,25 Vert0,60,30,12 Gris0,60,350,2 Rose0,50,350,2 Brun0,50,250,08 Bleu0,50,20,05 Rouge0,350,20,1 Noir0,04

18 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 3.3 L'éblouissement Léblouissement direct produit par un objet lumineux (lampe, fenêtre,...) situé dans la même direction que lobjet regardé ou dans une direction voisine. Léblouissement par réflexion produit par des réflexions dobjets lumineux sur des surfaces brillantes (écrans d'ordinateur, plan de travail, tableau...).

19 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 3.4 Les ombres Lorsque la lumière provient du côté droit pour les droitiers et du côté gauche pour les gauchers. Lorsque la lumière est dirigé dans le dos des occupants. Avec un éclairage directionnel. Avec un éclairage diffus. Composition correcte des ombres permettant une bonne perception des détails : combinaison d'éclairage direct et diffus. Absence d'ombre effaçant tout relief : éclairage diffus. Ombres dures pouvant modifier l'aspect des objets et donc représenter une source de danger : éclairage directionnel.

20 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction 3.5 Le rendu de couleur Sélectivité des couleurs émises par le tube fluorescent standard

21 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement A. Introduction Eclairement de 300 lux couleur chaude. Eclairement de 300 lux couleur froide.

22 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 1. Lenvironnement

23 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 2Valoriser les différentes composantes de la lumière 1/Le rayonnement solaire direct (FD). La lumière solaire directe dispense un flux considérable, facile à capter et à diriger. Elle présente une dynamique intéressante (création de reliefs dans le bâtiment) et peut être utilisée en tant qu'énergie thermique. Par contre, le rayonnement solaire direct est souvent une source d'éblouissement et parfois de surchauffe du bâtiment. 2/Le rayonnement solaire diffus ou rayonnement du ciel (Fd). La lumière diffuse du ciel est disponible dans toutes les directions. Elle suscite peu d'éblouissement, ne provoque pas de surchauffe mais elle peut être insuffisante dans de nombreux cas. En outre, elle crée peu d'ombres et de très faibles contrastes. Une lumière diffuse est donc idéale pour des locaux de travail où il est important d'avoir un éclairage constant, sans source d'éblouissement. La lumière du nord est assurément une lumière diffuse

24 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 3. La forme des baies et leurs dispositions par rapport au local Comment favoriser léclairement lumineux dun local ? Pour quels locaux ? TOUS les locaux devraient disposer d'un éclairage naturel (sauf archives et locaux techniques). On peut parler de nécessité pour les "locaux de vie" (où les occupants séjournent plusieurs heures par jour) et de souhait pour les sanitaires et les circulations (où les occupants ne font que passer).

25 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments Ouverture zénithale ou latérale? Distribution de lumière très homogène, mais défavorable à la perception du relief. Mise en évidence du relief par l'éclairage latéral,malgré un couloir rectiligne.

26 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments les apports d'été sont toujours excédentaires au niveau d'une ouverture en toiture.

27 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments Quelle orientation de la fenêtre latérale ? Les pièces orientées au nord : lumière diffuse Les pièces orientées à l'est : soleil le matin mais les rayons sont bas sur l'horizon Une orientation ouest risque d'éblouissement et surchauffes Une orientation sud entraîne un éclairement important et bénéficient d'une lumière plus facile à contrôler

28 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments Les dimensions de l'ouverture Le facteur de lumière du jour (FLJ). Exprimé en %, = le rapport entre l'éclairement intérieur sur le plan de travail dans le local, et l'éclairement extérieur sur le plan horizontal, en site dégagé, par ciel couvert. (60% est un bon objectif) L'emplacement de l'ouverture Plus la fenêtre est élevée, mieux le fond du local est éclairé et plus la zone éclairée naturellement est profonde

29 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments une répartition très uniforme de la lumière dans l'espace ainsi qu'un bon éclairage du fond du local. une source de lumière au-dessus de la ligne de vision, ce qui réduit les risques d'éblouissement direct. favoriser la pénétration de la lumière naturelle par cette ouverture

30 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments La forme de la fenêtre L'idéal réside dans une fenêtre horizontale mais dont le linteau est élevé

31 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 4.Les obstructions. 1/Les éléments naturels. 1.1/La nébulosité. 1.2/Le facteur de trouble T. représente le facteur total dextinction de latmosphère dair envisagée par rapport à une atmosphère dair pur et sec. (ex industries) 2/Les éléments artificiels.

32 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 2.1/Les éléments liés au site. Le masque est très important dans les sites urbains 2.2/Les éléments sélectifs liés à la fenêtre. en fonction du type de vitrage à protéger, de son inclinaison et de son orientation. Des éléments liés au bâtiment lui-même, tels que des murs de refends, des surplombs, des light shelves

33 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 2.2.1/Le châssis de la fenêtre. Le châssis fixe sera sans conteste le plus mince mais il empêche le plaisir du contact direct avec l'air extérieur...

34 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 2.2.2/Le type de vitrage. Type de vitrageCouleurépaisseurTransmissionkf LumièreEnergieChâssis bois Châssis métal mm%W/m2.K Simple vitrage clair ,9 A Absorbant Vert67964 Bronze4 – – Gris4 – R Réfléchis- sant Clair4 – Bronze Double vitrage clair4/12/ ,2 6/12/68177 A Vert-6/12/67053 Bronze6/12/64551 Gris6/12/63741 R 6/12/640à 3053à 23 R et A6/12/650 à1838 à 131,61,9 Triple vitrage Clair6/12/6/12/676681,92,1

35 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments

36 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 2.2.3/Les éléments joints à la fenêtre /Les pare-soleil extérieurs

37 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments /Lefficacité des pare-soleil extérieurs.

38 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments 5. Les éléments qui renforcent léclairage naturel du bâtiment Le puits de lumière

39 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments Le conduit solaire Le "light shelf"

40 ISA St Luc Bruxelles – 4ieme Architecture – Cours dÉquipement B.Léclairage naturel des bâtiments

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