ide Guide pratique de l eclairage public communal pratiq[ [ Pour une gestion efficace, le Pays d Epernay propose de vous aider à y voir plus clair.
Le Pays d Epernay Terres de Champagne, fort des 123 communes qu il fédère en son association, affiche des ambitions d excellence formellement consignées dans sa Charte et activement traduites dans toutes ses actions concrètes de sensibilisation, d information, d incitation. La qualité environnementale, dans tous ses aspects, y revêt une importance particulière. A ce titre, le Pays d Epernay Terres de Champagne est, à sa mesure et à son échelle, le relais des politiques nationales et régionales qui visent des objectifs de développement durable. Ainsi, a-t-il été désigné pour mettre en œuvre le Plan Climat Energie Territorial défini par la Région Champagne-Ardenne et issu des lois du Grenelle I et II. Dans ce cadre, il nous appartient à nous, élus responsables, de mener toutes actions plus soucieuses de l utilisation des énergies qu elles soient fossiles ou renouvelables. Parmi elles, il en est une à laquelle, sans doute, beaucoup d entre vous ont pensé au vu du renchérissement de l énergie électrique. Le poste de l éclairage public pèse d un poids grandissant dans nos budgets communaux. Alors pourquoi ne pas essayer de contenir cette charge puisque nous serons vertueux pour notre planète en étant soucieux des ressources dont nous disposons pour le bien de nos concitoyens? Mais comment connaître un domaine où la technologie le dispute à la multiplicité des possibles? Ce petit livret nourrit l ambition de vous donner le plus simplement possible l état de la question, de vous aider à choisir. Puisse-t-il atteindre son objectif et vous être utile. [ MARTINE BOUTILLAT Vice-présidente du Pays d Epernay en charge de l environnement et du Patrimoine. [ 2
Energéticien de référence, le groupe EDF accompagne les collectivités et les acteurs des territoires à toutes les étapes de leurs projets afin d intégrer la composante énergie et carbone, indispensable au développement durable des territoires. Il mobilise ses capacités d ingénierie et de R&D pour inventer des solutions innovantes et adaptées aux problématiques des collectivités : aménager et rénover la ville, innover dans la production locale d énergie, améliorer la performance thermique de l habitat, optimiser l éclairage public, sensibiliser aux économies d énergie et lutter contre la précarité énergétique, développer les mobilités durables. Lorsque Le Pays d Epernay nous a fait part de son projet, nous y avons immédiatement adhérer car nous connaissons les enjeux auxquels doivent répondre les collectivités en matière d éclairage public et toute contribution est bienvenue. Le sens et les valeurs exprimés par le Pays d Epernay pour la réussite de ce projet ont fondé l engagement d EDF Collectivités, nous sommes fiers d être un acteur de cette synergie locale. L éclairage public représente une part importante du poste énergie des collectivités ; l évolution des sources lumineuses et la mise en place de nouveaux moyens de gestion permettent d optimiser son exploitation, cela répond à l objectif n 1 du Grenelle : «lutter contre les changements climatiques et maîtriser la demande d énergie». Cet ouvrage conçu comme un outil d aide à la décision a vocation à vous permettre d appréhender la réglementation, la maîtrise de l énergie, les innovations sans oublier les aspects sociologiques et comportementaux qui ont aussi leur importance au moment de la prise de décision. EDF a voulu contribuer à faire de cette démarche un moteur d ambition collective, nous avons la conviction qu il faut savoir tirer profit de l éclairage public pour : assurer le confort et la sécurité des biens et des personnes, réduire la pollution lumineuse et les consommations et qu il est aussi un élément clé de l attractivité des territoires. [ Jérémie BAUDOU EDF - Directeur du Développement Territorial Champagne Ardenne [ 3 4
ABLE MATIERES TABLE DES MATIè Mise en lumiere - introduction 7 I. L'eclairage : definition A. Le cadre général B. Le type d'éclairage 1) L'éclairage de voirie 2) L'éclairage des bâtiments 3) L'éclairage des espaces publics II. Les principales questions sur l'eclairage public A. Comment éclairer? B. Quand éclairer? III. Les technologies a mettre en oeuvre par faible affluence ou par absence de public A. L'éclairage maintenu dit "permanent" B. L éclairage éteint dit "semi-permanent" C. L'éclairage éteint un foyer sur deux dit "alterné" D. L éclairage par atténuation 9 9 11 11 11 11 12 12 12 13 13 14 15 16 B. La luminance et la taille de la source C. La durée de vie et la dépréciation lumineuse D. L'allumage et le ré-allumage à chaud E. Le traitement en fin de vie VII. Les lanternes et appareils d'eclairage A. Typologie générale et applications. 1) Les lanternes à distribution asymétrique 2) Les lanternes à distribution asymétrique à foyer ouvert 3) Les lanternes à distribution asymétrique à foyer fermé 4) Les lanternes à distribution asymétrique décoratives 5) Les lanternes à distribution circulaire 6) Les appareils à éclairage indirect 7) Les lanternes de style 8) Les projecteurs B. Le fonctionnement de la lanterne 1) La platine 2) Le culot 30 31 31 31 32 32 32 32 33 33 34 35 36 36 37 37 37 37 37 38 40 IV. Les grands types de commande A. L'allumage manuel B. L'allumage par horloge automatique C. L'allumage en fonction de la luminosité D. L'allumage par horloge astronomique E. La commande par voie hertzienne F. La commande par courants porteurs G. La télégestion et le réseau de communication dédié V. Les outils pour une reduction de la puissance A. Le principes de régulation réduction B. Le stabilisateur / abaisseur de tension par bobinage C. Le boîtier «self additionnel» D. Le régulateur électronique centralisé E. Le régulateur électronique centralisé et informatisé F. Le ballast électronique régulateur et abaisseur de tension G. complémentaires de la Maitrise de la Demande d'electricité (MDE) 16 16 16 17 18 19 20 20 21 21 21 22 23 23 24 25 C. Le fonctionnement du bloc optique 1) Le réflecteur 2) La vasque 3) La géométrie de l implantation VIII. La perennite des performances d'eclairage A. Dispositions pour le maintien des performances et le maintien de la géométrie B. Dispositions pour le maintien des performances électriques et photométriques C. Résistance à la corrosion et autres agressions D. Résistance à l abrasion IX. Vademecum reglementaire et financier X. Les grands principes du regime d'electrification local A. Le financement du SIEM (Syndicat Intercommunal d énergies de la Marne) B. Un focus sur les taxes C. La facture d électricité 41 41 41 41 42 43 45 46 47 49 VI. Les sources lumineuses A. Le matériel et ses principales caractéristiques 1) Les lampes à incandescence 2) Les lampes à décharge 3) Les lampes fluorescentes 4) Les diodes électroluminescentes (DEL ou LED pour Light Emitting Diod) 26 26 26 27 29 29 XI. Des economies necessaires XII. Des projets pilotes pour temoigner Glossaire 51 53 56 5 6
INTRODUCTION Mise en lumiere L éclairage public doit permettre aux usagers de la voie publique de circuler de nuit, en toute sécurité et avec un confort aussi élevé que possible. Il ne s agit pas pour autant de reconstituer des conditions diurnes, mais de faciliter pour l automobiliste la perception et la localisation des points importants de la route et des obstacles éventuels. Pour le piéton, il s agit de lui assurer la visibilité des bordures de trottoir, des véhicules et des obstacles mais également de lui éviter les zones d ombre. L éclairage public doit assurer une bonne visibilité qui dépendra : du contraste entre l objet à visualiser et le fond, de l éblouissement, dont l inconfort doit être réduit au strict minimum, de la perception des obstacles en en donnant au moins la silhouette. Bien éclairer ne signifie pas submerger de lumière les espaces publics et de circulation. Si l éclairage public assure la détection et l anticipation des obstacles, le sur-éclairement des voiries peut s avérer source d accident car il donne à l automobiliste une impression de fausse sûreté. Le premier éclairage systématique des rues remonte au XVIIème siècle et répond d abord à un besoin sécuritaire. Avec l avènement du gaz au 19 ème siècle, l éclairage se répand et devient une composante importante de l aménagement de l espace public. Depuis, les évolutions techniques ont permis l extension du réseau d éclairage et ses rôles sont devenus multiples. L éclairage public remplit aussi la fonction d aide à l orientation nocturne : l alignement des poteaux d éclairage structure l espace, participe à la lisibilité en renforçant le tracé de la voirie et améliore la perception de l usager. Il peut également signaler la présence de lieux et d équipements importants sur le territoire. Il revêt aussi un aspect social, environnemental et économique. Il joue un rôle important dans la perception nocturne des espaces publics et leur mise en valeur. Il participe notamment à la convivialité et à l embellissement des espaces publics en mettant en valeur le patrimoine et en créant des ambiances nocturnes favorables à la découverte des lieux et des commerces. Le halo lumineux émis vers le ciel par certains luminaires (notamment les boules opales), qui ne rabattent pas idéalement la lumière vers le sol ou la surface à éclairer, perturbe les observations astronomiques ainsi que les cycles jour-nuit des être vivants. Certaines lampes mal placées sont des sources de lumière intrusive, c està-dire qui pénètrent dans un logement et troublent l intimité des habitants voire éventuellement leur sommeil. En matière de sécurité routière, l éblouissement des conducteurs accroît le risque d accident. [ Selon l AFE*, l éclairage public doit permettre d identifier, de nuit à 10 mètres, une personne qui vient vers vous. * Association Française de l éclairage [ En plus de nuisances diverses pour la population ou l environnement, ces dernières occasionnent généralement une surconsommation qui se répercute sur la facture électrique de l éclairage public, à la charge des communes. Ces nuisances peuvent être minimisées en respectant les normes en matière d éclairage et en prenant en compte les sources de lumière environnante afin d éviter une surexposition. 7 8
CHAPITRE I I CHAPITRE I A. Le cadre général L' eclairage : definition Les dépenses liées à l éclairage public pèsent fortement dans le budget de fonctionnement des communes : l éclairage public représente en moyenne 20% du budget «énergie» et 18% des consommations d énergies pour les communes de moins de 2000 habitants. Les besoins en lumière sont devenus économiquement lourds pour les collectivités, il est donc important de s interroger sur la consommation électrique, le confort de lumière et sur l impact environnemental de ces pratiques. Pour y parvenir, il est nécessaire de prendre en compte les trois dimensions de l éclairage public : environnement (biodiversité, énergie), qualité de vie (sécurité, embellissement), économie territoriale (attractivité, développement). Une bonne gestion de l éclairage public est un élément majeur de l amélioration du cadre de vie des habitants. Les collectivités qui optimisent la gestion et l entretien du matériel diminuent la pollution lumineuse qui nuit à la faune et à la flore locales et se mettent à l abri de défaillances des candélabres. De plus, il s agit également d un moyen pour une commune de se donner une image valorisante en se montrant à la pointe de la technologie avec un patrimoine mis en valeur par des éclairages adaptés. Exemple de lumière intrusive dans l habitation Aussi, alors que les enjeux environnementaux et économiques sont de plus en plus prégnants, utiliser des solutions adaptées en matière d éclairage est une bonne façon de moins polluer. En plus, des solutions innovantes permettent de réaliser des économies d énergie et d amortir les investissements liés aux équipements de pointe. Plusieurs solutions sont envisageables pour réduire les consommations électriques et amplifier les économies budgétaires pour l éclairage public. Un inventaire national réalisé en 2011 par l Association Française de l Eclairage (AFE) estime à 30 % le parc d éclairage public encore équipé de lampes de type «ballon fluorescent» fonctionnant aux vapeurs de mercure, technologie énergivore, à faible durée de vie et bientôt interdite sur le marché (à partir de mars 2015). Cette technologie est très souvent associée à des lanternes peu performantes, à foyer ouvert, ce qui aboutit à des installations fortement consommatrices en énergie, générant une importante pollution lumineuse et de nombreuses interventions de maintenance. De même, il apparaît essentiel d assurer la conformité de ces installations dans un souci de sécurité électrique vis-à-vis des usagers. La prise de conscience du changement climatique et de ses conséquences, la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, - la loi Grenelle II -, l incertitude forte sur l évolution des prix des énergies, sont autant d éléments qui peuvent inciter les élus à «repenser» leurs installations d éclairage public (voir le chapitre consacré aux économies nécessaires). On peut jouer sur certains leviers comme : optimiser l abonnement tarifaire remplacer les sources de type ballon fluorescent ou vapeur de mercure par des sources plus économes mieux maîtriser les temps de fonctionnement utiliser un régulateur/variateur de tension pendant les heures creuses de la nuit remplacer les ballasts ferromagnétiques par des ballasts électroniques optimiser le niveau de service rendu par l éclairage. C est pourquoi, en amont de tout projet d éclairage public, il est nécessaire de se poser les questions suivantes : 1) Que veut-on éclairer? routes, trottoirs, obstacles, croisements, 2) Que ne veut-on pas éclairer? la fenêtre d un appartement voisin, le ciel, 3) Quelle est la fonctionnalité recherchée? voie de passage, mise en valeur, sécurité, 4) Quand veut-on éclairer? toute la nuit, une partie, Il apparaît nécessaire de bien identifier les besoins locaux et de hiérarchiser les actions. 9 10
II CHAPITRE II Les principales questions sur l'eclairage public B. Le type d éclairage Dans un projet d éclairage public, la première question à se poser est ce que l on souhaite éclairer et dans quel but on le fait. 1) L éclairage de voirie La rue est composée de la chaussée et du trottoir, permettant ainsi le côtoiement des flux, de véhicules, voitures, cyclistes, piétons. Le type d éclairage choisi détermine en grande partie l impression ressentie dans la rue. Il est en général réalisé avec des candélabres (communs pour la chaussée et le trottoir), posés en console sur façade, sur pied, sur des supports existants, ou suspendus à des câbles tendus entre les façades. Les luminaires posés en console agrandissent visuellement le gabarit de la rue, dégagent au maximum l espace public, mais nécessitent une autorisation des propriétaires. Les candélabres en bordure de trottoir donnant l impression d une rue plus étroite, encombrent l espace mais structurent la perspective de la rue; leur choix d implantation est déterminant pour la mise en valeur nocturne du bâti. Ils permettent de hiérarchiser les voies selon le type de mobilier ou le niveau lumineux. 3) L éclairage des espaces publics 2) L éclairage des bâtiments Il permet de valoriser l architecture extérieure d un bâtiment remarquable. Il marque la présence du bâti dans le paysage nocturne. Il doit participer, être cohérent et complémentaire de l éclairage de l espace public qui le jouxte. Il est en général assuré par un éclairage rasant, encastré ou par des projecteurs. Attention, toutefois, à ne pas saturer l espace de lumière car ce type d illumination pose certains problèmes environnementaux et énergétiques et peut aussi aller à l encontre de la mise en valeur du patrimoine. Il faut porter une attention particulière aux éclairages privés ou commerciaux, qui peuvent perturber le projet d éclairage global et représente une consommation d énergie à perte lorsqu ils sont allumés pendant la nuit. Il permet de créer une ambiance globale de l espace mis en scène. Il permet de baliser les cheminements, de valoriser des éléments ponctuels (sculptures, végétaux, ), de créer un décor, dans lequel le piéton reprend sa place, tout en assurant une fonction sécuritaire. Il est assuré par des lampadaires, bornes, projecteurs encastrés, une fibre optique ou encore des LED. Il s agit de faire la distinction entre ce que l on veut éclairer et ce que l on n a pas besoin d éclairer. Les principaux postes d éclairage doivent concerner les voies de circulation, les trottoirs, les obstacles à la circulation, les croisements véhicule-véhicule ou véhicule-piétons, etc., mais pas la voûte céleste, les façades des maisons ou les arbres (sauf dans le cas des mises en lumière), sauf pour une mise en scène ou une valorisation décidées. Travailler l éclairage peut également cacher des éléments que l on ne souhaite pas mettre en avant. A. Comment éclairer? Après avoir précisé ce que l on veut éclairer, il faut quantifier et qualifier l éclairement au plus juste. La norme européenne NF EN13-201 (cf. ci-contre) est la norme relative à l éclairage public qui précise ces données. La norme repose sur le recensement des contraintes telles que la densité de trafic, la complexité du panorama visuel, la difficulté de la tâche de navigation, le besoin de sécurisation et la présence d obstacles à la circulation des véhicules motorisés : véhicules en stationnement, cyclistes et piétons, etc.. Le croisement de ces contraintes avec le type de voie à éclairer (voie rapide, voie secondaire, etc.) permet de déterminer les valeurs photométriques minimales à maintenir. B. Quand éclairer? Le principe d allumage et d extinction est le fonctionnement basique du dispositif de commande d éclairage public. L éclairage public, dans la très grande majorité des cas, doit fonctionner quand la lumière naturelle n est pas suffisante pour assurer une vision nécessaire à la sécurité et au confort de tous les usagers des espaces publics (conducteurs, cyclistes, piétons, etc.). La norme européenne EN13-201 renseigne sur les choix possibles entre les classes d éclairage et de ses différentes prescriptions. Elle s applique aux installations d éclairages fixes offrant à l usager une perception visuelle correcte des zones de circulation publique en extérieur pendant les périodes d obscurité dans le but d assurer la sécurité et le bon écoulement du trafic ainsi que la sécurité publique. Les normes: FD* EN 13201-1: Sélection des classes d éclairage NF EN 13201-2 : Exigence de performances NF EN 13201-3 : Calcul des performances NF EN 13201-4 : Mesures des performances photométriques * Fascicule de documentation L éclairage moyen en milieu rural doit être compris entre 15 et 20 lux au sol. Aussi, il est considéré par certains gestionnaires de voirie qu il n est pas nécessaire d éclairer certains lieux en l absence de public, ou à certaines heures où l affluence est particulièrement faible. En résumé, les commandes d éclairage doivent être conditionnées par la tombée de la nuit et aussi quand cela est possible par la présence du public. 11 12
13 14 CHAPITRE III III CHAPITRE III Les technologies a mettre en oeuvre par faible influence ou par absence de public B. L éclairage éteint dit semi-permanent Aux heures creuses de la nuit, un dispositif d extinction par horloge impose une période d extinction en milieu de nuit, par exemple de minuit à cinq heures. Une norme réglemente le niveau d éclairement minimum sur le réseau routier et piéton (voir tableau pp. 58-59). Le Code Général des Collectivités Territoriales (CGCT) rend l allumage de la voirie obligatoire à l article L2212-2. Lorsque le trafic ou la fréquentation du public sont moins intenses pour ne pas dire faibles, il peut être décidé de ne pas utiliser l éclairage au maximum de son potentiel. Quatre systèmes différents sont à considérer: l éclairage maintenu, l éclairage éteint pendant une séquence nocturne, l éclairage alterné ou l éclairage par atténuation. Aujourd hui quand, pour des raisons d économie, une commune décide de ne pas éclairer pendant la nuit, qu en est-il de La responsabilité du maire si un accident survient? Aucun contentieux jusqu à ce jour. A. L éclairage maintenu dit permanent C est le régime de fonctionnement le plus répandu : allumage le soir, extinction le matin. Un interrupteur crépusculaire suffit à assurer ce type de fonctionnement. Variation du temps d allumage importante entre l été et l hiver Un seul allumage et une seule extinction durant la nuit Homogénéité et maintien du service inconvénients Coût important et plus encore si matériel vétuste Temps annuel d utilisation de l ordre de 4100 h/an soit environ 11 h/jour Absence de consommation d énergie pendant les heures d extinction (diminution d environ 9% de la consommation d énergie par heure d extinction quotidienne) Economie budgétaire entre 4 et 6% par heure d extinction Dispositif bon marché, car il nécessite seulement un réglage de l horloge pour l allumage et l extinction du système Aucune pollution lumineuse pendant la coupure (halo, nuisance aux riverains) inconvénients L extinction nocturne génère une période pendant laquelle l éclairage public ne remplit pas son rôle supposé d amélioration de la sécurité de la circulation routière et de la sécurité des biens et des personnes 2 extinctions donc 2 allumages par jour d où un vieillissement des appareillages, malgré un nombre d heures de fonctionnement moins important (une source vieillit lors de l allumage surtout si ce dernier se fait sous pleine tension, ce qui est le cas en l absence de dispositif de régulation de tension) Sécurité moindre des utilisateurs de la voirie La puissance souscrite reste la même et le coût de l abonnement reste identique Possible réclamation des riverains
CHAPITRE III 15 16 C. L éclairage éteint, un foyer sur deux, dit alterné C est un mode de fonctionnement proche du mode semi-permanent, la moitié des appareils est éteinte pendant que l autre est maintenue allumée, afin d éviter une extinction totale. Avantage Diminution de la consommation d énergie pendant les heures d extinction partielle (environ 4.5% par heure d extinction). inconvénients Amplification de la non-homogénéité de l éclairage, générant une alternance de zones éclairées et de zones d ombre (ce qui peut être préjudiciable à la sécurité de la circulation) Nécessite un dédoublement des câbles alimentant les candélabres d où un coût supplémentaire Possible réclamation des riverains Les inconvénients de ce système d éclairage sont tels qu il n est pas préconisé. IV CHAPITRE IV Les grands types de commande La commande est le système qui permet d agir sur la durée d allumage et sur la quantité de lumière nécessaire. La commande permet de piloter localement le réseau d alimentation des appareils d éclairage. D. L éclairage par atténuation Ce mode de fonctionnement permet de baisser l intensité lumineuse par un abaissement de la tension directement sur le ballast ou au poste source. Permet un maintien du service d éclairage tout en réduisant les consommations d énergie Accroît la durée de vie du matériel inconvénient Ne fonctionne pas avec tous les appareillages (notamment le ballast électromagnétique ancien qui autorégule la tension) A. L allumage manuel B. L allumage par horloge automatique C est le plus rudimentaire des modes de commande. L éclairage est déclenché par un simple interrupteur manoeuvré à la demande. Ce système se rencontre de moins en moins souvent car il s agit d un matériel obsolète et à proscrire parce que très ancien, et non autorisé dorénavant. Ce matériel est parfois sans organe de protection (ni fusible, ni disjoncteur). Une horloge «classique» est installée et commande l allumage et l extinction. Dispositif bon marché Retour d expérience important inconvénients Surconsommation électrique Nécessité de modifier les réglages. Sur une année, ces réglages ne sont pas en harmonie avec les phases nocturnes et diurnes ce qui peut entraîner un temps d allumage supérieur à la moyenne (4100 h/an) et dépasser les 5000 h/an
17 18 CHAPITRE IV CHAPITRE IV C. L allumage en fonction de la luminosité D. L allumage par horloge astronomique L appellation générique est commande photoélectrique par cellule ou interrupteur crépusculaire ou plus communément lumandar. Le principe réside dans l allumage et l extinction de l éclairage grâce à une cellule photoélectrique qui s enclenche lorsqu une mesure de la baisse de la lumière naturelle est enregistrée. L horloge est également appelée calculateur astronomique. Cet appareil calcule l heure d allumage et d extinction en fonction des éléments initialisés à l installation qui sont principalement : Date et heure Longitude et latitude du site (coordonnées géographiques) Simple et rustique Bon marché Système bénéficiant d un long retour d expérience qui a permis de fiabiliser et d affiner les performances de l installation inconvénients Précaution d implantation du capteur photosensible, afin d éviter l effet d éléments perturbateurs du niveau de luminosité : - Eclairage public lui-même, - Enseignes lumineuses, - Phares des véhicules Dérive inévitable due à l encrassement progressif des capteurs photoélectriques par la pollution ambiante : nécessité d un nettoyage et d un réglage régulier nécessitant l emploi d une nacelle si la cellule a dû être implantée en hauteur L allumage s effectue grâce à un algorithme de calcul permettant de connaître chaque jour l heure exacte de l aube et du crépuscule. Temps annuel de fonctionnement maîtrisé d où des économies d énergie par rapport aux autres systèmes 5 % d économies d énergie dès l installation, pouvant être accentuées grâce a un bon réglage Ne connaît pas la dérive d une cellule photoélectrique Possibilité de synchroniser plus précisément l allumage de plusieurs postes de commande d une même agglomération ou au contraire de les décaler volontairement pour limiter les appels de puissance simultanés Certains inconvénients présentés par les modèles de base ont été corigés sur les modèles plus récents, notamment la dérive de l horloge ou encore la fluctuation de la luminosité en fonction de la météo. inconvénients Coût plus élevé qu une simple cellule photoélectrique Absence de prise en compte de l affaiblissement de la luminosité par météo couverte et inversement par temps clair Risque minime de décalage de quelques minutes par an de l horloge interne dans certains cas
19 20 CHAPITRE IV CHAPITRE IV E. La commande par voie hertzienne Ce principe repose sur la base de l horloge astronomique couplée à une cellule photoélectrique avec des relais hertziens dans les armoires, ce qui permet l émission d ordres d allumage et d extinction. Les ordres émis sont reçus par des récepteurs au niveau de chaque point de livraison d énergie électrique. Pas de liaison physique entre émetteurs et récepteurs d où un coût d installation relativement faible liés à la commande centralisée (commande simultanée, investissement sur un calculateur unique...) la redevance pour l utilisation du domaine public hertzien est d environ 280 /an. F. La commande par courants porteurs Elle consiste à faire transiter le signal d allumage et d extinction par courants porteurs via le réseau de distribution d énergie électrique qui alimente les différents postes de distribution publique, sources d alimentation de l éclairage. Investissement faible. Le récepteur est le plus souvent installé à la charge du distributeur d énergie Pas de contrainte d emplacement du poste de commande liée à la portée d un système de radiocommande Temps de fonctionnement garanti avec fiabilité inconvénients Sauf dans certains cas particuliers, l heure d allumage et d extinction est entièrement gérée par le distributeur, et non pas par la collectivité: pas d aménagement en fonction de demandes particulières Coût: le service peut engendrer des coûts de fonctionnement à hauteur de plusieurs milliers d euros par an pour certaines villes inconvénients Un surcoût dû à l obligation d achat de modèles protégés contre les perturbations hertziennes Respecter la réglementation en matière de communication par voie hertzienne Suivant les cas de figure et les modèles présents sur le marché, la portée de l émetteur et les contraintes de réception sont à valider avant l installation G. La télégestion et le réseau de communication dédié C est le type de commande le plus évolué et il fait appel aux technologies de GTC (Gestion Technique Centralisée). Ces dispositif existe mais reste à destination des communes urbaines et des agglomérations. l économie d énergie que l on peut attendre en optimisant les heures d allumage et d extinction est de l ordre de 5%.
21 22 V CHAPITRE V Les outils pour une reduction de la puissance CHAPITRE V A. Le principes de régulation réduction Cela consiste à diminuer la tension d environ 20 à 30 %, ce qui va générer une baisse de 50% du flux lumineux et donc une diminution des consommations d électricité. L abaissement de tension est à adapter sur des installations récentes et performantes afin de ne pas induire un risque de décrochage de la source d éclairage (lampe). [ B. Le stabilisateur / abaisseur de tension par bobinage Cette méthode consiste à réduire la tension de l appareillage grâce à un composant électrique permettant de varier la tension. La réduction de puissance n est pas compatible avec des ballasts électroniques qui régulent d eux-mêmes la puissance. [ Economies d énergie importantes Solution électrotechnique bien adaptée à une utilisation sur de grosses installations inconvénients Encombrement important Introduit les pertes du transformateur dans le réseau (2 à 3%) Risque de variation de la température de couleur lorsque l on fait varier la tension (les lampes à iodures métalliques peuvent verdir) Dans un réseau hétérogène, les sources risquent de ne pas réagir de la même façon à la variation de tension Tout le réseau est astreint à la même variation * C. Le boîtier self additionnel Le principe de fonctionnement est similaire à celui du stabilisateur / abaisseur sauf que l introduction d un tel boîtier consiste à régler électroniquement une valeur de réduction de la puissance électrique, permettant une réduction de l intensité lumineuse. Ce système est à mettre en oeuvre sur des ballasts ferromagnétiques. Simple Action au point lumineux: permet de conserver le flux maximum sur certains points (carrefours, passages piétons,...) S applique à la majorité des lampes, avec la possibilité de s adapter au type de lampe sur un réseau hétérogène (on peut limiter la diminution sur les lampes à iodure métallique ou ballon fluorescent tout en imposant le maximum de variation aux sources qui le supportent bien) inconvénient La mise en oeuvre sur une installation existante nécessite une intervention sur chaque point lumineux, ce qui rend ce matériel plus onéreux * C est à la fois un désavantage et un avantage : un désavantage car il est impossible de modifier le niveau d éclairement point lumineux par point lumineux. En revanche, c est un avantage du point de vue de la perception des utilisateurs. Abaisser la tension réduit le niveau d éclairement mais cette réduction se fait uniformément sur tous les points lumineux. Il est à noter que cette variation est peu visible pour l usager.
CHAPITRE V D. Le régulateur électronique centralisé Le principal avantage du régulateur électronique est de fournir un éclairage constant sur une période donnée, sans variation de la luminosité. Il dispose de nombreux avantages. Agit en général en limiteur de tension, même en régime non réduit, ce qui limite les surintensités en cas de tension d alimentation supérieure à la tension nominale de fonctionnement des sources. c est fréquemment le cas la nuit. Impact sensible sur les surconsommations et sur la durée de vie des sources grâce à cette maîtrise de la tension Meilleure réactivité donc régulation de tension plus performante Meilleure maîtrise des phases transitoires : permet un allumage sous tension réduite puis une montée à pleine puissance progressive, ce qui a l avantage de préserver la durée de vie des sources Meilleure maîtrise de la diminution de puissance, ce qui permet des transitions sans choc thermique pour la source et non-perceptibles à l oeil Meilleure maîtrise de l énergie réactive Système beaucoup plus compact Il est donc vivement conseillé d examiner attentivement le matériel proposé avant d investir et de préférer des modèles conçus et éprouvés par les fabricants industriels soucieux de la qualité de leurs produits sur tous les plans : fiabilité et compatibilité électromagnétique en particulier. E. Le régulateur électronique centralisé et informatisé L informatisation du régulateur électronique centralisé permet de bénéficier de fonctionnalités complémentaires : Mesure de nombreux paramètres (intensité, tension, facteur de puissance, dépassement de seuil, consommation etc.) Calcul astronomique intégré Mémorisation des paramètres et report d alarmes disponibles Ces appareils sont particulièrement attractifs de par leurs fonctionnalités et de nombreuses réalisations concluantes ont été faites par certains maîtres d ouvrage. La capacité de stockage des données, liée à l informatisation permet l enregistrement des paramètres en temps réel sur des périodes de plusieurs mois et un archivage des événements relatifs à la qualité du fonctionnement et à la qualité de la fourniture d énergie (exemple: dates de variations brusques ou progressives de paramètres, les anomalies au niveau de la fourniture d énergie : surtensions ou sous-tensions amont, etc.). F. Le ballast électronique régulateur et abaisseur de tension Ce système permet d agir au niveau d un point lumineux, sur le ballast non ferromagnétique, afin d en abaisser la tension. Certains ballasts électroniques peuvent recevoir des ordres depuis un émetteur de Courants Porteurs en Ligne (CPL) et enclenchent une phase de diminution de puissance à une valeur prédéterminée au niveau du ballast (pleine puissance, - 25%, -50%, éteint). D autres sont autonomes et se mettent en réduction de puissance à une heure calculée par le ballast électronique. Le dispositif mémorise les heures d allumage et d extinction des quelques nuits précédentes, calcule l heure théorique de la prochaine nuit et effectue une mise en puissance réduite. liés à la réduction de puissance par point (traitement différencié des points lumineux...) Economie d énergie importante (5% d économie dès l installation) Facteur de puissance proche de 1 inconvénients Coût de mise en oeuvre sur les installations dotées de nombreux points lumineux Les organes de programmation sont répartis dans chaque luminaire, ce qui ne simplifie pas la modification de la programmation sur certains systèmes 23 24
CHAPITRE V 25 26 G. complémentaires de la Maîtrise de la Demande d Électricité (MDE) VI CHAPITRE VI La maîtrise de la tension : La maîtrise de la tension est une composante essentielle pour préserver la durée de vie des lampes et de leurs appareillages. L appareillage électronique L intégration d une gestion électronique coïncide généralement avec une réflexion plus approfondie sur l état des ouvrages et génère bien souvent un souhait d amélioration des performances de l appareillage en accompagnement de cette démarche de réduction de puissance. Au niveau de la commande d éclairage, la maîtrise de l énergie peut se faire par deux vecteurs : - maîtrise des temps de fonctionnement - maîtrise de la puissance absorbée par les installations. La maîtrise des heures d allumage et d extinction permet d engendrer des gains énergétiques de l ordre de 3 à 7 % hors prise en compte des actions de MDE en heures creuses. Les dispositifs économiseurs permettent des gains énergétiques qui peuvent aller jusqu à plus de 50% avec une extinction nocturne (applicable dans certaines situations seulement). Le calcul du retour sur investissement d une telle installation doit être considéré de manière globale. Il faut à la fois tenir compte des économies d énergie réalisées, ainsi que de l augmentation de la durée de vie de appareillage, de l amélioration du confort visuel, de la mise en lumière et enfin de l impact sur la faune et la flore. La mise en place de dispositifs réducteurs de puissance permet d assurer une économie financière en général de 30% tout en ayant [une continuité dans le service. [ Les sources lumineuses Un candélabre se compose de plusieurs éléments : le luminaire la lampe les accessoires éventuels de la lampe le raccordement électrique le fût et la crosse la fondation Les types de lampe les plus courants sont : Les lampes à incandescence Les lampes à décharge Les lampes fluorescentes Les LED Comparaison du bilan annuel d une installation d éclairage selon le type de commande en Allumage permanent Mode de contrôle Cellule photo-électrique Calculateur astronomique (1) Calculateur astronomique + variation de la puissance (2) Application Eclairage public (75%) Espaces piétonniers (25%) Durée d allumage Consommation annuelle Durée d allumage Consommation annuelle Durée d allumage Consommation annuelle 4 160 h 46 800 kwh 3 938 h 44 302 kwh 3 938 h 38 074 kwh 4 160 h 9 360 kwh 3 938 h 8 860 kwh 3 938 h 3 623 kwh Total 4 160 h 56 160 kwh 3 938 h 53 162 kwh 3 938 h 41 697 kwh Evolution des consommations - 0 - - 5,4 % - - 26 % (1) Calcul astronomique sur la base du centre de la France soit 3 938 heures en permanent (2) Extinctions déjà définies par le calculateur + éclairement maximum du crépuscule à minuit et éclairement minimum de minuit à 5 h du matin Sources: Eclairer Juste ADEME, AFE, Syndicat de l Eclairage A. Le matériel et ses principales caractéristiques 1) Les lampes à incandescence a) Lampes à incandescence de base Dans l ampoule, un filament de carbone ou de métal s échauffe et devient lumineux. L efficacité lumineuse réside notamment dans une augmentation de température due à la transformation de la l électricité en chaleur. Le principal métal utilisé est le tungstène. Sa caractéristique est d atteindre des températures de fonctionnement très élevées sans fondre. Initialement, les lampes ne contenaient pas de gaz, aujourd hui on note l apparition d azote, d argon, de krypton, de xénon qui ralentissent l évaporation du métal et permettent une température plus élevée que dans le vide. FONCTIONNEMENT Plus le gaz est lourd, plus il est efficace. La plus grande partie de l énergie dissipée par une lampe à incandescence se situe dans le domaine de l infrarouge. Ceci explique la faible efficacité lumineuse de ces lampes qui se situe entre 10 et 20 lm/watt*. * LM = lumen(s) DURée de vie La durée de vie moyenne a été fixée à 1000 heures en considérant que l efficacité baisse lorsque la température de fonctionnement augmente. La lampe à incandescence est très sensible aux variations de tension. Ainsi la durée de vie passe en moyenne de 1000 heures à 350 heures pour une surtension de 10 %. Les lampes à incandescences ne nécessitent pas de système particulier d alimentation. Elles ont l avantage d être compatibles avec les dispositifs de régulation de tension et supportent relativement bien les cycles d allumage / extinction.
CHAPITRE Vi 27 28 b) Sodium haute pression FONCTIONNEMENT La lumière est émise, en majeure partie sous forme de rayonnement visible, mais une petite partie est émise sous forme de rayonnements ultraviolets invisibles. Il existe 2 gammes d ampoule : les tubulaires claires et les ovoïdes satinées. La lampe nécessite en plus du ballast habituel, un amorceur pour porter la tension d amorçage à des valeurs suffisamment élevées (2 500 à 3000 V). DURée de vie 8000 heures pour 4 h/allumage / JOUR efficacité lumineuse élevée : 65 à 130 lm/watt b) Les lampes à incandescence à halogène C est une version améliorée de la lampe incandescente classique. Ce sont des lampes à incandescence dans lesquelles il est rajouté au gaz de remplissage une faible quantité d un halogène (iode ou brome). 2) Les lampes à décharge FONCTIONNEMENT C est une lampe qui produit de la lumière en portant à incandescence un filament de tungstène à 600º C environ. DURÉe de vie Les ampoules sont en quartz, de très petites dimensions, ont une efficacité lumineuse plus élevée (20 à 27 lm/w) et une durée de vie de 2000 heures. Aucun noircissement n apparaît au cours du fonctionnement. c) Lampe à vapeur de mercure à haute pression à ballon fluorescent La lampe comporte un tube à décharge en quartz. Celui-ci contient de l argon et une goutte de mercure. Les lampes à vapeur de mercure à haute pression à ampoule claire ne sont pratiquement pas utilisées en France pour l éclairage public sauf dans le cas d éclairage de jardin où leur lumière bleu vert présente un intérêt particulier. FONCTIONNEMENT Une ampoule de forme ovoïde est recouverte d une poudre fluorescente qui protège le tube à décharge et participe à l émission lumineuse. Le réamorçage ne peut se faire qu après baisse de la température de la lampe c est-à-dire après quelques minutes. L allumage et le fonctionnement correct nécessitent une tension ne variant pas de + 5 % par rapport à la tension de réglage. DURée de vie 8000 heures pour 4 h/allumage / JOUR pouvant atteindre 12 000 h. efficacité lumineuse de 45 à 60 lm/watt Elles fonctionnent par décharge d un courant électrique dans une atmosphère gazeuse. La décharge se fait au travers d un tube à décharge qui se trouve lui-même dans une ampoule vide. Dans une ampoule remplie d un gaz rare, on applique une tension croissante aux bornes de deux électrodes. A une valeur précise, le gaz s illumine et l ampoule devient source de lumière. La couleur restituée dépend donc du gaz utilisé. a) Sodium basse pression Elle est constituée d un tube à décharge en forme de «U» logé dans une ampoule extérieure. Le tube à décharge contient un amalgame de sodium, de néon et d argon. FONCTIONNEMENT La lumière est émise, en grande partie sous forme de rayonnements visibles, sa face interne n est donc pas recouverte d une couche de poudre fluorescente. La lampe au sodium basse-pression émet une lumière jaune orangé. Cette lumière monochromatique lui confère la plus haute efficacité lumineuse de toutes les lampes. C est également cette caractéristique qui lui donne un très mauvais Indice de Rendu des Couleurs (IRC ou Ra en anglais). Après une coupure du réseau, elle redémarre immédiatement. DURÉe de vie 8 000 heures pour 4 h/allumage / JOUR efficacité lumineuse très élevée : 100 à 180 lm/watt la lumière monochromatique en limite l usage à l éclairage routier d) Lampe à décharge à iodure métallique Les lampes à halogénures ou à iodures métalliques sont des lampes à décharge. Mais l ampoule contient de la vapeur de mercure haute-pression dans laquelle on a ajouté des iodures métalliques. Les lampes à iodures métalliques ne sont pas stables dans le temps. Ce qui explique que la couleur de ces lampes peut devenir bleue ou rose après un certain temps. FONCTIONNEMENT Les lampes à décharge nécessitent un dispositif d amorçage et de stabilisation de la décharge. Les ballasts électroniques ont apporté une très nette amélioration par rapport aux ballasts ferromagnétiques : une stabilisation de la tension d alimentation de la source, ce qui préserve sa durée de vie; une absence de «papillotement» de la lumière émise ainsi qu une absence de bruit. DURée de vie La durée de vie est de l ordre de 4000 heures pour 4 heures / jour par allumage pour les lampes de 400 W et 1000 W et de 2000 heures pour les lampes de 2000 W. L efficacité lumineuse très élevée (80 à 95 lm/w), on obtient une lumière presque blanche.
CHAPITRE Vi CHAPITRE Vi 3) Les lampes fluorescentes Les tubes sont de grandes dimensions pour maintenir la pression faible. L intérieur du tube est revêtu d une poudre qui s illumine par fluorescence. FONCTIONNEMENT La longueur et la forme des tubes varient avec la puissance. La couleur de la lumière émise dépend de la nature de la poudre ou du mélange de poudres. Une infinité de couleurs de lumière est donc réalisable. Le flux est influencé par la température ambiante fixée théoriquement à 25ºC. Type de lampe Caractéristiques des principales lampes en éclairage extérieur Lampe + ballast ferromagnétique (Lm / Watt) Efficacité lumineuse Vapeur de sodium haute pression Lampe + ballast électronique (Lm / Watt) Température de couleur en kelvin IRC* Durée de vie économique en heures Applications courantes DURée de vie 50 à 1000 W 58 à 131 58 à 131 2000 à 2150 20 à 65 9000 à 24 000 Urbain, routier, grands espaces, illuminations Pour les tubulaires à ballast ferromagnétique : environ 8000 h, Poue les tubulaires à ballast électromagnétique : environ 15000 h Pour les compactes : environ 15 000 heures 4) Les diodes électroluminescentes (DEL ou LED pour Light Emitting Diod) Iodures métalliques Monoculot 69 à 92 69 à 92 3000 à 4200 > 80 Double culot 83 à 81 3000 à 4200 > 80 6000 à 12 000 6000 à 12 000 Illuminations, parcs et jardins, résidentiel, espaces piétonniers Elles sont constituées de couches de silicone avec des atomes de différents éléments chimiques (phosphore, germanium, arsenic ou autres métaux rares). La lumière est concentrée par l intermédiaire d un réflecteur en un faisceau conique qui peut être soit étroit et très brillant soit large et diffus. Les LEDS émettent de la lumière aux longueurs d onde des couleurs pures : bleu, vert, jaune, orange ou rouge. Pour obtenir une lumière blanche, les LED bleues sont constituées d une couche enduite de phosphore. FONCTIONNEMENT Les LED sont alimentées en continu basse-tension. Elles nécessitent donc un dispositif d alimentation spécifique. La gamme de couleurs est très variée allant du blanc au rouge. Gamme de puissance : quelques watts par LED. L utilisation des LED pour l éclairage public est très récente et en développement. Elles sont de plus en plus utilisées pour des balisages de sécurité, la signalisation routière (feux tricolores) et la mise en lumière de bâtiments. DURée de vie Durée de vie: supérieure à 50 000 heures, mais variable suivant la couleur et l efficacité lumineuse donnée à la construction (la durée de vie dépend de la couleur : moins bonne en blanc, elle est de 100 000 h pour les diodes rouges par exemple). Efficacité lumineuse : de 5 à 20 lumens par watt, moins performante en blanc que dans d autres couleurs (rouge et vert). Une norme doit être éditée prochainement afin de contrôler la qualité du matériel utilisé. Iodures métalliques nouvelle génération 45 à 150 W 84 à 111 2850 à 3000 LEDs LED de puissance pour l éclairage extérieur * Indice de rendu des couleurs 70 à 95 (LED + alimentation électronique) 50 à 85 (LED + alimentation électronique) B. La luminance et taille de la source Les lampes à décharge claires (Sodium Basse Pression, Sodium Haute Pression tubulaires, Iodures Métalliques) ont une luminance très élevée en vision directe car le brûleur est directement visible. A flux égal, une lampe opalescente (Ballon Fluorescent, SHP ellipsoïdale) sera moins éblouissante, en raison de la taille plus importante de la partie «brillante». Les lampes de la première catégorie sont donc à éviter dans les appareils laissant voir directement la source : lanternes de style à lampe verticale et aux vitrages clairs, boules claires sans diffuseur, etc.. De même les luminaires sans optiques sont à bannir de tous les projets de rénovation ou d installation neuve. 65 à 70 3000 à 4500 > 65 3000 à 4500 > 80 16 000 35 000 à 50 000 20 000 à 50 000 Urbains, espaces piétonniers Voies urbaines, résidentielles Parcs et jardins, places, espaces piétonniers, voies urbaines et résidentielles Sources : Eclairer Juste ADEME, AFE, Syndicat de l Eclairage 29 30
CHAPITRE VII VII CHAPITRE VII C. La durée de vie et LA dépréciation lumineuse Au fur et à mesure de l utilisation d une source, son flux baisse en raison de différents phénomènes notamment l encrassement interne de l ampoule gazeuse par des impuretés. On distinguera de ce fait : La durée de vie individuelle (temps pendant lequel la lampe a fonctionné avant d être hors d usage) La durée de vie médiane (temps au bout duquel 50% des lampes d un lot représentatif ont atteint leur durée de vie individuelle) La durée de vie économique : durée après laquelle l utilisation de la lampe peut être considérée comme non rentable (flux ayant chuté de plus de 20%). D. L allumage et LE ré-allumage à chaud La luminance correspond a l intensité lumineuse d une source. Lors de l allumage, la lampe ne trouve son régime nominal qu au bout d un certain temps de chauffe. Lors d une coupure intempestive de l alimentation de courte durée, les lampes classiques à décharge ne peuvent se réamorcer tout de suite au risque d être détériorées. Elles sont de ce fait protégées par un dispositif au niveau de l appareillage. Les lanternes et appareils d'eclairage A. Typologie générale et applications 1) Les lanternes à distribution asymétrique La distribution asymétrique dépend de la forme du réflecteur et de la position de la lampe. Ces luminaires sont en général à usage dit fonctionnel car ils ont avant tout une fonction d éclairage. Pour ces appareils, les qualités esthétiques sont secondaires, la priorité étant donnée à un compromis entre les performances photométriques et le prix de l appareil. Ces appareils peuvent être ouverts ou fermés. Il existe également dans cette catégorie, des appareils décoratifs fonctionnels, pour lesquels un soin particulier a été apporté à l esthétique ou au caractère. Distribution asymétrique E. Le traitement en fin de vie 2) Les lanternes à distribution asymétrique à foyer ouvert Au-delà de la durée de vie économique, les sources diffusent un flux lumineux de moins en moins efficace dans le temps. En toute fin de vie, elles peuvent même subir ce que l on appelle un effet «redresseur» : elles absorbent une intensité de courant beaucoup plus importante que le courant nominal, sans pour autant éclairer. Par ailleurs, la plupart des lampes à décharge contiennent du mercure et/ou d autres métaux lourds polluants. La réglementation exige que les sources remplacées soient éliminées par des filières d élimination homologuées (filières de récupération des polluants). On préfèrera donc les lampes estampillées sans mercure et sans plomb, dont l élimination reste plus facile et moins polluante. En l état actuel du marché, il est recommandé d utiliser des lampes Sodium Haute Pression (SHP) et des lampes à Iodures Métalliques (IM) à haut rendement dont l efficacité lumineuse et la durée de vie offrent le meilleur rapport qualité/prix/durée de vie. Les anciens appareils d éclairage public étaient à foyer ouvert. Les appareils à foyer ouvert sont à proscrire et ne sont d ailleurs plus installés en travaux neufs. Leur remplacement au cours d une opération de réhabilitation est toujours génératrice d une très nette amélioration en terme d éclairement et de coût de fonctionnem e n t. Bonne évacuation des calories limitant l échauffement pendant le fonctionnement Pas d atténuation par la vasque du flux lumineux émis Accessibilité directe à la source Inconvénients Absence de protection de la source et du réflecteur contre les agressions extérieures (pluie, froid, poussières, oiseaux, insectes, oxydation des réflecteurs...) Fragilisation et encrassement de la source et du réflecteur 31 32
CHAPITRE VII 3) Les lanternes à distribution asymétrique à foyer fermé Pour assurer la protection de la source et du réflecteur, on installe une vasque. Il est important de choisir des luminaires composés de petites vasques, afin de limiter les risques de détérioration des joints et les pertes d étanchéité dans le temps. Bon rapport performance photométrique/prix Entretien facile Durabilité de performance accrue par rapport aux appareils à foyer ouvert inconvénient Esthétique peu originale 5) Les lanternes à distribution circulaire Lanterne à distribution asymétrique à foyer fermé Appareil de type fonctionnel 4) Les lanternes à distribution asymétrique décoratives Le type dit «fonctionnel décoratif» est une variante d appareils fonctionnels à distribution asymétrique pour lesquels l esthétique fait partie des contraintes du cahier des charges. La partie optique reprend les techniques source / réflecteur utilisées pour les appareils fonctionnels classiques. L esthétique, est quant à elle, tout à fait libre et les qualités dans ce domaine sont affaire de goûts, ceux du créateur, du conseil du maître d ouvrage, du décideur lui-même et de l administré. Les fabricants proposent de très nombreuses variations au sein d une même gamme organisée autour d un même coeur. Les variations sont obtenues par différentes combinaisons entre plusieurs choix de forme et couleurs de capot, de forme de vasque, avec également parfois le choix de différents matériaux constituants ou propriétés de vasque (transparente, opale, perlée, givrée, etc.). Ces luminaires ont en général avant tout un usage en éclairage dit urbain ou éclairage d ambiance. Leur distribution lumineuse est circulaire : hormis les ombres portées par certains montants, crosse ou support, ils diffusent autant de lumière dans toutes les directions. Ils sont donc en général moins performant pour l éclairage d une voie de circulation, mais certains apprécient leurs qualités esthétiques diurnes et leur capacité à éclairer un petit espace. Dans cette catégorie, on rencontre beaucoup d appareils dont les performances optiques sont médiocres, plus souvent mauvaises, en raison de problèmes étudiés ultérieurement. L appareil de type boule opale est en règle générale le moins cher du marché, mais est particulièrement polluant du point de vue des nuisances lumineuses qu il occasionne (plus de 50% du flux lumineux vers l hémisphère supérieur), ainsi que sur le plan énergétique : les performances photométriques médiocres imposent l utilisation des sources plus puissantes à service équivalent. Esthétique soignée et parfois originale permettant de donner une personnalité aux quartiers Bonnes caractéristiques photométriques pour la plupart des modèles grâce à l utilisation d optiques fonctionnelles inconvénients Prix de certains modèles Le défaut de maintenance est encore plus visible pour ce type de matériel que les appareils de type fonctionnel L originalité ou le dessin de certains modèles peuvent déplaire Seulement 20 à 25 % du flux lumineux utile est dirigé sur la surface à éclairer avec ce type de lanterne 33 34
35 [ CHAPITRE VII 36 7) Les lanternes de style Une voie largement explorée dans la recherche esthétique réside dans la reproduction ou l imitation des lanternes très anciennes. Ces modèles sont dits appareils de style. CHAPITRE VII 6) Les appareils à éclairage indirect Certains modèles imitent ou reproduisent des lanternes ouvertes, en y apportant une part plus ou moins importante, suivant les cas, d innovations technologiques telles que : Source performante Utilisation d un réflecteur Vasque ou verrerie performantes Facilité de la maintenance Les performances photométriques des appareils de style peuvent varier sensiblement en fonction de l observation ou non de ces quatre fondamentaux. [ Ce type d appareil est «quasiment» interdit par la directive européenne. Seuls les appareils ayant un bon rapport puissance/rendement lumineux pourront rester sur le marché. Exemple : la Ville de Bordeaux possède des lanternes en cuivre qui datent de la toute première installation de l éclairage public dans la ville. Ces très vieilles lanternes font partie du patrimoine culturel de la ville et contribuent au caractère affirmé des petites rues du centre historique. Le service éclairage de la ville a lancé un programme de réhabilitation de ces lanternes qui sont progressivement déposées, nettoyées, vernies et équipées d un appareillage, d une source et d un réflecteur modernes. 8) Les projecteurs On les trouve la plupart du temps en éclairage urbain ou résidentiel, c est le type de matériels pour lesquels on trouve une grande diversité des modèles comme en décoratif fonctionnel. Il y a une diversité de la recherche esthétique ainsi qu une diversité des caractéristiques photométriques. Eclairage direct et indirect Esthétique et douceur de l éclairage indirect inconvénients Les projecteurs peuvent être utilisés pour des applications routières, mais ils le sont plus généralement pour mettre en valeur des bâtiments ou éclairer des surfaces importantes (parkings...). Les projecteurs sont également très utilisés en éclairages sportifs où l uniformité et la maîtrise des éclairements horizontaux, verticaux, cylindriques etc., sont importants. Lors de la réhabilitation ou l installation neuve de mise en lumière d un bâtiment ou d un édifice, il ne faut plus mettre en oeuvre des solutions par projecteurs directs mais rechercher des solutions qui soulignent l architecture. Les performances de ces appareillages atteignent rarement celles des appareils à réflecteur distribution asymétrique. La source éclaire une surface réfléchissante peu spéculaire (blanche ou alu brossé). Fortement déconseillé sauf pour l éclairage des jardins ou des sites fermés Rendement faible du luminaire qui va se détériorer dans le temps avec l oxydation de la surface du réflecteur Performances photométriques moins bonnes qu avec un réflecteur Remarque : Lors de l éclairage d un corps de bâtiment, pour un même résultat, l utilisation de nombreux petits projecteurs vaut souvent mieux que l utilisation d un seul projecteur plus puissant. L éclairage peut être mixte (une partie indirecte, l autre directe ou diffusée).
CHAPITRE VII Les qualités photométriques d un réflecteur caractérisent sa capacité à réorienter l ensemble du flux de la source pour obtenir un flux résultant bien ciblé, puissant et homogène. Certains appareils sont munis d une simple plaque réflectrice blanche (appareils d éclairage indirect, lanternes de style, etc.). La réflexion est de type diffuse. En effet, le rayonnement incident est réfléchi dans plusieurs directions. La plaque réflectrice ne participe que partiellement au «guidage» du flux de la source vers la cible. L éclairage est plus doux, mais moins intense et moins bien maîtrisé pour ce qui est de sa direction (impact direct sur le rendement lumineux). B. Le fonctionnement de la lanterne Les principaux constituants d une lanterne sont : Le corps avec la platine et le capot, Le bloc optique : avec réflecteur, vasque et culot. Les réflecteurs sont pour la plupart en aluminium ou métal et possèdent de bonnes propriétés de réflexion. La forme est donnée par pressage d une mince tôle d alu ou par dépôt d aluminium sur une pièce déjà formée (pièce moulée). Les réflecteurs les plus performants sont obtenus par modélisation informatique avant fabrication. La précision est telle qu à chaque réflecteur correspond un type de lampe bien précis. Tout remplacement de lampe par une source inadéquate perturbera sensiblement la diffusion lumineuse et de ce fait diminuera les performances photométriques du système : diminution de l homogénéité, augmentation des nuisances lumineuses, etc.. La géométrie et les matériaux utilisés sont primordiaux afin d obtenir de bonnes performances photométriques. 1) La platine La platine est l élément qui supporte l essentiel de l appareillage électrique et/ou électronique. Elle doit être fermement raccordée au corps de l appareil, mais doit être facilement démontable et déconnectable dans le souci de faciliter la maintenance. Il est ainsi nettement plus aisé de démonter la platine et effectuer une opération de maintenance au sol plutôt que d être obligé de dépanner en haut de la nacelle, exposé au vent avec les risques que le travail à grande hauteur implique. Remarque : dans le cas de certains types d appareils, notamment pour les appareils de type résidentiel, la lanterne n est pas assez vaste pour accueillir la platine et l appareillage qui l accompagne. Dans ce cas, la platine peut être intégrée dans le mât du candélabre ou dans un coffret séparé en tête de poteau. Le flux lumineux ramené au sol par un appareil de style équipé d une lampe positionnée à l horizontale et d un réflecteur est 40% plus élevé que celui de l appareil équipé de la même source mais sans réflecteur. Il est important d assortir l ampoule et le réflecteur selon les normes du constructeur. sinon les performances risquent d être moins bonnes. 2) Le culot Le culot (aussi parfois appelé la «douille») a pour fonction d une part de recevoir et maintenir la source en position, et d autre part celui de transmettre l énergie éléctrique aux contacts de la lampe. Le maintien en position est primordial dans le réglage du fonctionnement du couple lampe et réflecteur. Bouger la source de quelques millimètres par rapport au réflecteur peut modifier considérablement la distribution lumineuse résultant du déréglage. La fixation du culot par rapport au bloc optique doit donc être ferme et précise. C. Le fonctionnement du bloc optique 1) Le réflecteur Avec la source, le réflecteur est un constituant primordial de la lanterne pour la qualité et les performances de l éclairement. La source émet un flux lumineux dans presque toutes les directions. Le rôle du réflecteur est de rediriger la part de flux lumineux émis par la source qui n atteindrait pas sa cible. 2) La vasque La vasque est, comme on l a vu, destinée à fermer le bloc optique de l appareil dans le but de protéger la source et le réflecteur des agressions externes telles que l eau, le sel, les insectes, les nids d oiseaux, les poussières, etc.. Dans le maintien des performances, la vasque joue un rôle moins important que le réflecteur lorsque l appareil est neuf. En revanche, ses performances peuvent se dégrader plus rapidement que celles du réflecteur si l entretien est négligé ou si la qualité des matériaux est mauvaise. Constitution de la vasque : On trouve des vasques de différents matériaux dont principalement le verre, le méthacrylate et le poly-carbonate. Les vasques en polyvinyle sont à proscrire. Avantage Résistance au choc inconvénients Baisse des caractéristiques optiques dans la durée Sensible aux rayonnements ultraviolets 37 38