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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.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
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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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VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 1988 par
- Version archivée 2 de févr. 2008 par Gilles COURRET, Bernard PAULE
DOI (Digital Object Identifier)
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Accueil > Ressources documentaires > Construction et travaux publics > Le second oeuvre et l'équipement du bâtiment > Lumière et circulation intérieure > Solutions de conception pour l’éclairage naturel > Ouvertures en toiture
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Caractéristiques intérieures
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5. Ouvertures en toiture
5.1 Orientation-Inclinaison
L'un des avantages de la « cinquième façade » que constitue la toiture, réside dans le fait qu'il est souvent possible de choisir l'orientation et l'inclinaison de la face vitrée en contact avec l'extérieur. Ce choix se traduit par une grande variété de prestations lumineuses, tant en ce qui concerne la lumière directe, que la lumière diffuse.
HAUT DE PAGE5.2 Rayonnement direct
Selon l’affectation du local (lieu de stockage, halle de production, surface commerciale, circulation, etc.), la présence de soleil peut être souhaitée ou, au contraire, totalement indésirable (travail sur machines notamment).
La figure 20 illustre schématiquement le potentiel de sélectivité saisonnière des principaux types d'ouvertures en toiture que nous décrivons ci-après :
-
vitrage horizontal (figure 20 c ) : les gains solaires sont très importants en été, et réduits, en hiver, ce qui va à l'encontre des besoins thermiques classiques. La mise en œuvre de ce type d'ouverture doit être accompagnée de précautions particulières en ce qui concerne les risques de surchauffe (prévoir des ouvrants en quantité suffisante pour évacuer l'air chaud). Les risques d'éblouissement peuvent être traités avec un matériau opalescent ;
-
vitrage vertical sud (figure 20 d ) : les gains solaires sont importants en hiver et restent mesurés en été. La sélectivité saisonnière est satisfaisante. Une légère saillie en partie haute du vitrage peut bloquer les rayons estivaux (cf. § 7.2) ;
-
vitrage incliné...
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Ouvertures en toiture
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
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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
Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Agi32
https://support.agi32.com/support/solutions/articles/22000219694-agi32-system-requirements
Daylight Visualizer
https://www.velux.com/article/2016/daylight-visualizer
DIALUX
DIAL+ Lighting
DIVA for Rhino
EulumTools
https://lightinganalysts.com/software-products/elumtools/overview/
Ladybug and Honeybee : https://www.ladybug.tools/honeybee.html
Light Stanza
PKPM-Daylight
Radiance
http://radsite.lbl.gov/radiance/HOME.html
RELUX
Meteotest
Satel-Light
http://www.satel-light.com/index2.htm
ZUMTOBEL
https://www.zumtobel.com/fr-fr/greenbuilding.html
Constructeurs -Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)ESTIA, développe le logiciel Dial+
LUMIBIEN,...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
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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