Chapitre VIII Eclairage Naturel

Pourquoi utiliser la lumière du jour Augmenter l’éclairement pour optimiser la performance visuelle Souligner l’architecture des lieux Assurer aux occupants des locaux une liaison avec le monde extérieur Réduire la consommation énergétique du bâtiment Assurer une meilleure santé et bien être des occupants Facteur de lumière du jour (FLJ) Composante du ciel Composante réfléchie interne Composante réfléchie externe

Définitions La transmittance Simple ou directe Parfaitement Diffuse Elle conserve l’image Le flux incident est redistribué quelque soit l’angle d'incidence Elle ne conserve pas l’image

Définitions le coefficient de transmission Facteur de transmission Verre classique Verre verre tinté isolant

Le mouvement du soleil

Rayonnement solaire 2000 1500 1000 500 Longueur d’onde (nm) 2.0 1.5 Longueur d’onde (nm) 2.0 1.5 1.0 0.5 Visible UV Infrarouge 50% (Energie) Energie (Wm-2nm-1) 45% 4%

L’éclairement naturel dépend De la position du soleil dans la journée De la position du soleil saisonnière De la clarté de l’atmosphère Valeurs typiques Eciel=86 klx, ciel=0,21 De la présence de nuages Clair : Partiellement couvert: Couvert: Plus de 70% sans nuages 70%-20% sans nuages Moins de 20% sans nuages Ciel « standard » (IESNA)

Ciel de « Moon & Spencer » Eclairement naturel 0° Ciel clair 30° 45° 65° 75° Les courbes ci-dessus ne sont valables que pour un ciel clair ou partiellement couvert en considérant que l’éclairement solaire normal (soleil au zénith) est le même dans les deux cas. Pour un ciel couvert, l’éclairement solaire directe est nul, la lumière vient de la voûte céleste et elle ne dépend pas de la position du soleil Ciel de « Moon & Spencer » (CIE)

Fenêtres On peut considérer une fenêtre Décroissance exponentielle x y z On peut considérer une fenêtre comme une source homogène diffuse Facteur de configuration

Dômes Dômes augmentent la transmittance Car présentent une surface accrue lorsque La lumière solaire est très inclinée

Transmittance des dômes Lumière directe (soleil): D Les dô : D est une fonction de l’angle d’incidence,  mais pour les dômes D est quasi-constant pour >30° Lumière diffuse (voûte céleste) : d

Flux par unité de surface pénétrant dans le local Puit de jour Cavity Ratio Flux par unité de surface pénétrant dans le local

Puit de jour pyramidal Fin Fout Facteur de forme Fin L'efficacité d’un puit de jour en pyramide tronquée est supérieure à celle d’un puit rectangulaire Fout

Stratégies d’économie d’énergie grâce à l’éclairement naturel Niveau à maintenir Eclairement naturel Eclairement artificiel Niveau (%) J F M A M J J A S O N D E > 5000 lx (Paris) Temporelle Eclairement naturel Eclairement artificiel Eclairement total 0 % 50 % 100 % Modulation Spatiale

Exemples Institut du Monde Arabe (Paris) Gymnase (Nicolas Michelin)

Exemples Un projet de l’architecte Jean Nouvel