Formation Bâtiment Durable : ENERGIE

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1 Formation Bâtiment Durable : ENERGIE Bruxelles Environnement ECLAIRAGE ARTIFICIEL : INTRODUCTION THÉORIQUE Thomas GOETGHEBUER MATRICIEL

2 Objectif de la présentation Notion de base de la photométrie Valeurs cibles Plans de l exposé Enjeux Notions théoriques Les lampes les auxiliaires - les luminaires Exemple chiffré 2

3 Enjeux Logement Eclairage de l ordre de 10 à 20% de la consommation électrique moyenne des ménages Installation efficace possibilité de diviser la consommation par 2 ou 3 Bureau Consommation plus élevée que le chaud et le froid réunis 3

4 Enjeux Expérience de l audit Parking souterrain (18 voitures) La consommation du parking est très élevée kwh/an Par voiture cela représente kwh/an 45 % de la consommation électrique d un ménage économe!!! 4

5 Enjeux Expérience de l audit Parking souterrain (18 voitures) mesure Consommation électrique Economie annuelle Investissement initial TRS Situation existante Relamping Halogènes 20W et 50W par LED 4 W Relighting Lampes à décharges par des lampes fluorescentes kwh kwh ,7 ans kwh ,4 ans Relighting + présence 2760 kwh ,5 ans Tableau d'amortissement Sitex Relamping Relighting Relighting + présence Economie annuelle équivalente à la production de 180 m² de panneaux solaires PV années

6 Notions théoriques Flux lumineux ( ) exprimé en lumen (lm) Efficacité lumineuse ou rendement lumineux ( ) exprimé en lm/w P 60 W 710 lm soit 11,8 lm/w 15 W 825 lm soit 55 lm/w 6

7 Notions théoriques Intensité lumineuse exprimé en candela (cd) 1 cd = lm/stéradian Spot dichroïque 35 W et angle d ouverture de cd Spot dichroïque 35 W et angle d ouverture de cd 7

8 Notions théoriques Classe énergétique 8

9 Notions théoriques 9

10 Notions théoriques 10

11 Notions théoriques Linéaire? 11

12 Notions théoriques Halogène IRC 30W 21 lm/w classe B Fluocompacte avec globe 15 W 47 lm/w classe B 12

13 Notions théoriques Eclairement = quantité de flux lumineux reçu par surface exprimé en lux (lx) Exemple : 1 lx = lm/m² surface de travail dans un bureau : de 300 à lx sol extérieur par ciel couvert : de à lx sol extérieur par ciel clair : de à lx surface perpendiculaire au soleil d été : lx Norme NBN EN Bureau: 500 lx Couloirs: 100lx Escalier: 150 lx 13

14 Notions théoriques 1 lx = lm/m² Très grande variation Source : ECLOS Etude et diminution des consommations d EClairage dans les LOgements Sociaux 14

15 Notions théoriques La température de couleur La température de couleur exprimée en kelvins détermine la température (effective ou "virtuelle") d'une source de lumière à partir de sa couleur. La couleur d'une source lumineuse est comparée à celle d'un corps noir théorique chauffé entre et K, qui aurait dans le domaine de la lumière visible un spectre d'émission similaire à la couleur considérée Blanc neutre K Blanc chaud K Bougie K 15

16 Notions théoriques La température de couleur 16

17 Notions théoriques La température de couleur Source chaude Source froide 17

18 Notions théoriques Le rendu de couleur (IRC) Capacité d une lampe de nous faire distinguer toutes les couleurs de l objet qu elle éclaire 18

19 Notions théoriques 19

20 Les lampes Incandescence et halogènes IRC 100 Faible efficacité lumineuse : 5 30 lm/w Faible durée de vie : < heures Température de couleur : K incandescence et K halogène Fluorescentes IRC Bonne efficacité lumineuse : lm/w Grande durée de vie : > heures Température de couleur : à K Fluocompactes IRC Bonne efficacité lumineuse : lm/w Grande durée de vie : > heures Ballast intégré Température de couleur : à K Mise en température très lente pour les ballasts intégrés Ballast externe 20

21 Les lampes Les Leds IRC Efficacité lumineuse en constante évolution (20 80 lm/w) Durée de vie très élevée (< heures) Température de couleur à K Source : Laborelec 21

22 Les lampes Affirmation : les Leds sont froides 15% 12% 5% 83% 85% Chaleur Visible IR Un radiateur est nécessaire pour refroidir la lampe! Plus la LED est puissante, plus elle chauffe! 22

23 Les lampes Affirmation : la durée de vie d une LED est supérieure à h Baisse du flux lumineux en fonction de la température de jonction 23

24 Les lampes Affirmation : la durée de vie d une LED est supérieure à h 24

25 Les lampes LED: applications La durée de vie ne sera probablement pas de heures 25

26 Les lampes LED: c est la combinaison du LED plus le luminaire qui est efficace 26

27 Les lampes LED: applications Spot Downlight Remplace lampes fluocompactes Eclairage de sécurité Eclairage extérieur 27

28 Les lampes LED: applications Nouveau : Tube fluorescents 80 lm /W Durée de vie Rendement du luminaire 100% Facteur de maintenance plus élevé (pas de réflecteur qui s encrasse) Image technologique graduable 28

29 Les lampes Rentabilité des LEDs Nombres d'heures d'allumage 2500 heures Coût de remplacement d'une ampoule 3 Tarif électricité 0,15 /kwh 29

30 Les lampes Rentabilité des LEDs Nombres d'heures d'allumage 1000 heures Coût de remplacement d'une ampoule 3 Tarif électricité 0,15 /kwh 30

31 Les auxiliaires Ballast Transformateur halogène basse-tension Ferromagnétique Electronique Moins de pertes au niveau du ballast Durée de vie du ballast et de la lampe Pas de flickering, effet stroboscopique Possibilité de dimming 31

32 Les auxiliaires Classification des ballast (source CELMA) -20% T8 Interdit à la vente EEI INDEX Description Total System Power B2 magnetic ballasts with low losses <= 43 W B1 magnetic ballasts with very low losses <= 41 W A3 electronic ballasts <= 38 W A2 electronic ballasts with reduced losses <= 36 W A1 dimmable electronic ballasts 38/19 W (at 100% - 25%) 32

33 Les auxiliaires Classification des ballast (source CELMA) T8 T5 33

34 Le luminaire Rendement du luminaire: η = F / PHIS Code flux N1 N2 N3 N4 N5 F = flux émis par le luminaire PHIS = flux émis par l ensemble des lampes du luminaires Source : CSTC 34

35 Le luminaire Code flux Rendement du luminaire.n5 = F / PHIS F = flux émis par le luminaire PHIS = flux émis par l ensemble des lampes du luminaires Flux lumineux FC1 FC2 FC3 FC4 F Angle du cône α 41, , Source : CSTC 35

36 Le luminaire Code flux Composant directe du flux lumineux N4 = FC4 / F FC4 = flux émis par le luminaire dans angle de 90 F = flux émis par le luminaire Flux lumineux FC1 FC2 FC3 FC4 F Angle du cône α 41, , Source : CSTC 36

37 Le luminaire Code flux Composant directe du flux lumineux N2 = FC2 / FC4 FC2 = flux émis par le luminaire dans angle de 60 FC4 = flux émis par le luminaire dans angle de 90 Flux lumineux FC1 FC2 FC3 FC4 F Angle du cône α 41, , Source : CSTC 37

38 Le luminaire Code flux Source : CSTC 38

39 Le luminaire Rendement du luminaire? Surface lisse en polycarbonate Surface microstructurée en plexiglas Surface microstructurée en plexiglas saillie 10 mm Optiques paraboliques +57 % +35 % η = 54 % η = 60 % η = 73 % η = 85% 39

40 Le luminaire distribution lumineuse? Direct - 14% Direct - 38% Direct - 66% Direct - 100% Images réalisées à l aide du logiciel Dialux 40

41 Le luminaire distribution lumineuse? 41

42 Evaluation de la consommation d éclairage Consommation (kwh) = Puissance installée (kw) x durée d utilisation (heures) Puissance installée Lampes Auxiliaires (ballast transformateur) Durée d utilisation Horloge - détecteurs de présence Sonde de luminosité Consommation annuelle par m² 42

43 Possibilité d action L allumage/extinction Locaux de grande dimensions plusieurs circuits pour permettre un éclairage différentié en fonction des besoins La gradation Intérêt énergétique relativement faible Efficacité (lm/w) de la lampe est fonction de la température du filament Variateur d'une lampe halogène, en position minimale, la lumière est orange/jaune, la température du filament est relativement basse, au fur et à mesure qu'elle s'élève, la lumière devient de plus en plus blanche. nécessite un ballast électronique graduable 43

44 Possibilité d action La gestion temporelle automatisée - La détection de présence / absence Privilégier des système avec un allumage manuel et détection d absence Attention délai de la temporisation Exemple: escalier de secours Détecteur de présence et/ou de luminosité intégré au luminaire : permet une l allumage / l extinction automatisée par palier - La détection lumière du jour - Sonde crépusculaire (on-off) - Sonde de luminosité (nécessite des luminaires graduable) 44

45 Enjeux Logement Eclairage de l ordre de 10 à 20% de la consommation électrique moyenne des ménages Installation efficace possibilité de diviser la consommation par 2 ou 3 Bureau Consommation plus élevée que le chaud et le froid réunis

46 Conception de l éclairage - étude de cas Flexibilité totale Luminaire

47 Conception de l éclairage - étude de cas Flexibilité totale Puissance installée 6 x 1x28 W 9,05 W/m² brut Gestion de l éclairage Zonage difficile: Détecteur de présence tous les xx modules?

48 Progression Conception de l éclairage - étude de cas Flexibilité raisonnée Luminaire Rythme

49 Conception de l éclairage - étude de cas Flexibilité raisonnée Luminaire

50 Conception de l éclairage - étude de cas Flexibilité raisonnée Puissance installée 2 x 1x49 W 5,22 W/m² brut Gestion de l éclairage Zonage facilité 1 détecteur de présence pour 3 modules Commande sans fil Manual on / auto off

51 Conception de l éclairage - étude de cas Puissance installée Eclairage uniforme performant Eclairage localisé Gestion de l éclairage Détecteur de présence 6 x 1x28W = 9,5 W/m² 2 x 1x49W = 5,5 W/m² Sonde de luminosité Non conforme à la norme NBN D12464

52 Conception de l éclairage - étude de cas 40 kwh/an 35 kwh/an 30 kwh/an 25 kwh/an 20 kwh/an 15 kwh/an 10 kwh/an 5 kwh/an 0 kwh/an Puissance installée Heure équivalente de fonctionnement Gestion Consommation annuelle (kwh électrique par an) 35 kwh/an 26 kwh/an 23 kwh/an 11 kwh/an 8 kwh/an 12,80 W/m² 9,50 W/m² 9,50 W/m² 5,50 W/m² 5,50 W/m² h/an h/an h/an h/an h/an Pas de zonage Pas de zonage Zonage + détection de présence + sonde de luminosité

53 Conception de l éclairage - étude de cas 100 kwh/an 90 kwh/an 80 kwh/an 70 kwh/an 60 kwh/an 50 kwh/an 40 kwh/an 30 kwh/an 20 kwh/an 10 kwh/an 0 kwh/an Puissance installée Heure équivalente de fonctionnement Gestion Consommation annuelle (kwh primaire par an) 88 kwh/an 65 kwh/an 57 kwh/an 26 kwh/an 20 kwh/an 12,80 W/m² 9,50 W/m² 9,50 W/m² 5,50 W/m² 5,50 W/m² h/an h/an h/an h/an h/an Pas de zonage Pas de zonage Zonage + détection de présence 62 kwh/an + sonde de luminosité A titre de comparaison le besoin de chaud d un bâtiment passif est de 15 kwh/m²

54 Conception de l éclairage - étude de cas Tableau d amortissement Tableau d'amortissement pour un module de 3,60m x 5,80m Investissement initial + charges sur 25 ans Investissement initial Temps de retour simple 4 ans ans 35 kwh/an 26 kwh/an 23 kwh/an 11 kwh/an 8 kwh/an

55 Conception de l éclairage - étude de cas

56 Outils, sites internet, etc intéressants : Guide-conseil pour la conception énergétique et durable des logements collectifs pour le maître d ouvrage, Bruxelles Environnement, 2006 Guide-conseil pour la conception énergétique et durable des logements collectifs pour le concepteur, Bruxelles Environnement, 2006 M. Bodart, A. De Herde, Guide d'aide à l'utilisation de l'éclairage artificiel en complément à l'éclairage naturel, pour un meilleur confort visuel et de substantielles économies d'énergie, Ministère de la Région Wallonne, DGTRE, Division Energie, 1999, disponible auprès de la Région Wallonne. Info fiche énergie ELEC01 disponible sur le site de Bruxelles Environnement (recherche via le centre de documentation) Une étude d analyse de cycle de vie de différentes lampes : Verlichting vergeleken, CE Delft, mai Prof. Georges ZISSIS, université de Toulouse, Les nouvelles technologies pour l éclairage, ibe-biv, 3 novembre

57 Référence au Guide Bâtiment durable G_ENE01 - Optimiser l'éclairage artificiel: Optimiser l'éclairage artificiel pour assurer le confort visuel et limiter les consommations d'énergie 57

58 Ce qu il faut retenir de l exposé Les consommations d éclairage peuvent représenter un poste important dans les bâtiments performants 58

59 Contact Thomas Goetghebuer Matriciel sa : Gestionnaire de projet Place de l Université, Louvain-la-Neuve : 010/

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