Formation 2013 Bâtiment Durable

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1 Formation 2013 Bâtiment Durable SANTE ET CONFORT Bruxelles Environnement ASSURER LE CONFORT VISUEL Magali BODART UCL Architecture & Climat 7 mars 2013 Formation mise en œuvre par le Centre Urbain

2 Objectif de l exposé Pistes pour améliorer le confort visuel dans le bâtiment, en intégrant dès les prémisses du projet, la lumière naturelle à réduire la conso. énergétique æ besoins en éclairage artificiel æ besoins de froid induits par l écl. artif. à en veillant à minimiser les surchauffes < vitrages Fiches en lien : Optimiser l éclairage naturel CSS06 Assurer une bonne protection solaire ENE13 Optimiser la conception des fenêtres ENE06 p. 2

3 Pourquoi la lumière naturelle? Impact positif sur les consommations énergétiques Source gratuite W/m² Architecture & Climat p. 3

4 Pourquoi la lumière naturelle? Impact positif sur : les consommations énergétiques l occupant (vision et système circadien) la valeur économique du bâtiment MAIS pas toujours disponible variable en intensité risques de surchauffes à prévoir des protections solaires à compléter avec gestion intelligente de l éclairage artificiel p. 4

5 Plan Notions de base en éclairage (rappel) Paramètres du confort visuel Stratégies de conception Exemple de dimensionnement p. 5

6 La lumière = ondes visibles Partie visible d un rayonnement électromagnétique = ondes entre 380 et 780 nm p. 6

7 Propagation de la lumière α α + ρ + τ = 1 p. 7

8 Coefficients ρ et TL voir fiche CSS06 Coef.de réflexion (ρ) Peinture blanche 80% Peinture rouge 30% Peinture noire 4% Table en bois clair 76% Coef. de transmission (τ/tl) Simple vitrage clair 90% Double vitrage clair 81% Triple vitrage clair 74% Vitrage opalin 40% p. 8

9 Grandeurs photométriques Flux lumineux (lumen lm) < émis par une source = la quantité de lumière rayonnée par une source dans toutes les directions de l espace Intensité lumineuse (candela cd = lm/sr) < émis par une source = le flux lumineux émis par unité d angle solide dans une direction donnée p. 9

10 Grandeurs photométriques Éclairement (lux lx = lm/m²) < reçu par une surface = la part de flux lumineux reçue par une surface A&C A&C A&C p. 10

11 Grandeurs photométriques Luminance (cd/m²) < émis par une surface = le rapport e intensité de la source dans une direction et sa surface A&C A&C A&C p. 11

12 Grandeurs photométriques Éclairement Luminance p. 12

13 Evaluation de l éclairage naturel Analyse de la course du soleil Latitude Orientation de l ouverture Mesures physiques Éclairement Luminance Métrique couramment référencée < éclairement Facteur de Lumière du Jour FLJ p. 13

14 Facteur de lumière du jour - FLJ p. 14

15 FLJ ordre de grandeur FLJ < 1 % 2% 5 10 % > 10% sombre minimum acceptable paraît éclairé naturellement!!! surchauffes!!! Impression visuelle cette zone,,, semble être séparée,,, de cette zone Zone loin des fenêtres (~3-4 fois la hauteur de la fenêtre) à proximité des fenêtres ou sous des lanterneaux p. 15

16 Limitations du FLJ Le FLJ ne tient pas compte de la présence de soleil direct, et donc pas de : l orientation du bâtiment la localisation du bâtiment (course du soleil) du climat (type de nébulosité du ciel) à Façades uniformes à Sur-dimensionnement des ouvertures = surchauffes + éblouissement p. 16

17 Conditions de nébulosité en Belgique CLAIR 10% INTER- MEDIAIRE 32% été hiver COUVERT 57% p. 17

18 Evaluation de l éclairage naturel Coupler calcul du FLJ + étude de la course du soleil à Optimiser l éclairage naturel à Dimensionner protections solaires = f(orientation_ouvertures) afin de lutter contre l éblouissement et les surchauffes p. 18

19 Plan Notions de base en éclairage (rappel) Paramètres du confort visuel Stratégies de conception Exemple de dimensionnement p. 19

20 Confort visuel Sensation de satisfaction et de bien-être par rapport à l ambiance lumineuse (nat. ou artif.) fournie dans un local et permettant d effectuer les tâches qui s y déroulent normalement Niveau lumineux Distribution de la lumière Directivité de la lumière Risques d éblouissement Couleur de la lumière Relation au monde extérieur p. 20

21 Niveau lumineux Un niveau minimum est nécessaire pour une vision claire une vision sans fatigue Un niveau trop abondant peut devenir inconfortable. à Niveau lumineux = f(activité) à Niveaux d éclairements plutôt que luminances Normes pour l éclairage artificiel mais pas pour l éclairage naturel. p. 21

22 Distribution La distribution de la lumière dans l espace doit permettre à l occupant une bonne perception des objets et des couleurs, dans une ambiance agréable. Uniforme Localisée Mixte CSTC2011 CSTC2011 CSTC2011 Josep Maria Torra, Flickr CSTC2011 Scott Gilchrist, Archivision, Inc. p. 22

23 Directivité Mettre en valeur Relief des objets Texture des matériaux Veiller à éviter les ombres génantes = ombres créées entre la tâche visuelle et la source lumineuse qui diminuent les contrastes sur la tâche à favoriser un éclairage venant de gauche pour les droitiers (et vice versa) à éviter un éclairage venant de dos p. 23

24 Eblouissement recommandations Placer des protections solaires dans les bureaux, préférer des protections solaires automatisées sinon elles restent souvent baissées Positionner le bureau : axe du regard parallèle aux fenêtres (aucune fenêtre devant ou derrière l écran) Diminuer les contrastes fenêtre/menuiserie/mur p. 24

25 Couleur La couleur de la lumière influence la couleur perçue des objets - à une source lumineuse aura un bon rendu des couleurs si elle émet des radiations proches de la lumière naturelle blanche Couleurs chaudes Couleurs froides p. 25

26 Vue sur l extérieur La présence de baies vitrées offre divers avantages: Pénétration de la lumière naturelle Permet de situer par rapport au monde extérieur, d avoir une information sur les conditions météo, le temps qui passe. Vue au loin nécessaire au repos de l œil Ventilation intensive Rehab Basel, Herzog & De Meuron, Basel, Switserland, (fig 2) (fig 1 & 3) p. 26

27 Plan Notions de base en éclairage (rappel) Paramètres du confort visuel Stratégies de conception Exemple de dimensionnement p. 27

28 Paramètres influençant la répartition de la lumière sur lesquels l architecte n a pas d emprise : CIEL sur lesquels l architecte a peu d emprise : SITE sur lesquels l architecte a de l emprise : BÂTIMENT Stratégies Protéger Distribuer Capter p. 28

29 Protéger Distribuer Capter p. 29

30 SITE masques Masques bâtiments environnants géométrie du bâtiment (protections solaires fixes, ) p. 30

31 SITE masques p. 31

32 SITE masques Analyse de l ombrage sur une parcelle < Ecotect < ombrage 21 juin +00m m NORD course du soleil - année > p. 32

33 BÂTIMENT taille, forme et position des ouvertures à pour éclairer un plan de travail à ~80cm : allège < 80 cm à vue vers l extérieur = contact avec la nature p. 33

34 BÂTIMENT taille, forme et position des ouvertures Clerestory + fenêtre de vue p. 34

35 BÂTIMENT taille, forme et position des ouvertures augmentation de la taille des ouvertures α β Casa Batllo Gaudi Barcelone cours intérieure; illustration M. Bodart p. 35

36 BÂTIMENT taille, forme et position des ouvertures Ouverture latérale Ouverture zénithale à ouvertures zénithales et latérales = comportements divergents à ouv. latérale sud = concordance avec les gains solaires p. 36

37 BÂTIMENT taille, forme et position des ouvertures Ciel couvert lux p. 37

38 Exemple L.Kahn - bibliothèque d'exeter screen/6_louis_kahn.pdf p. 38

39 BÂTIMENT parois du local ρ parois : 10 % ρ parois : 80 % ρ parois : 30%/50%/70% à Si le coefficient de réflexion d un mur < 50 % la lumière pénétrera difficilement à Le coefficient des surfaces horizontales (sauf plafond) est très important à Les meubles sont parfois de réels obstacles à la distribution de la lumière à Les parois colorées plus foncées éloignées de la fenêtre. p. 39

40 BÂTIMENT parois du local ρ sol = 80% - E moy = 2074 lux ρ sol = 66% - E moy = 1983 lux Farnsworth House, Plano, Illinois 1950 Mies van der Rohe M. Chlebek ρ sol = 34% - E moy = 1732 lux ρ sol = 5% - E moy = 1380 lux Maquette : Ecole d Architecture de Strasbourg p

41 BÂTIMENT parois du local Double effet de la clarté des parois : n réflexion de la lumière n l œil analyse des luminances n Si le coefficient de réflexion d un mur < 50 % la lumière pénétrera difficilement. n Le plafond ne joue un rôle important que dans le cas de systèmes de redirection de la lumière. n Le coefficient des surfaces horizontales est très important. n Les meubles sont parfois de réels obstacles à la distribution de la lumière. p

42 BÂTIMENT second-jour Section typique d un immeuble de bureau 12m de façade à façade Cloisons pleines (FLJ) 0% CSTB Cloisons vitrées (FLJ) CSTB 0.8% CSTB CSTB à Niveau lumineux général augmente à Couloir éclairé naturellement (bureaux, écoles, ) à Vitrage clair, opalin, p. 42

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