Eclairage naturel

mobatm2.free.fr

Eclairage naturel

Suzel BALEZ

MOBAT

L’éclairage naturel

:

ensoleillement et

éclairage diffus

Certaines des diapos sont tirées du

cours de Sandra FIORI de l'ENSA

Montpellier

Hertzog et Partner

Bât. De bureaux à Wiesbaden


Plan

Notions préliminaires

– La vision

– Le lux

Les 2 aspects de l’éclairage naturel :

ensoleillement et éclairage diffus

– Ensoleillement

– Éclairage diffus

Stratégies de l’éclairage naturel

– Capter

– Transmettre

– Distribuer

– Se protéger

– Contrôler

2


L’œil n’est sensible qu’à une toute petite partie des radiations électromagnétiques

Le visible (la lumière), c’est un spectre électromagnétique dont les les longueurs

d’ondes ont le pouvoir d’exciter les cellules visuelles de l’œil

λ=0,38 μm < Visible < λ=0,78 μm

10-8 10 10

10 1

-6

Rayons gamma

Rayons

cosmiques

Longueurs d'onde électromagnétiques en μ m (10 -6 m)

10 -4

Rayons X

10 -2

U. V.

VISIBLE

10 2

Infra rouge

10 4

L’oeil

10 6

Radar, radio, TV

10 8

3


La vision, principes de base

La perception visuelle naît dans l’œil mais

prend forme dans le cerveau:

– l’optique de l’œil permet la formation de

l’image rétinienne et la rétine transforme la

lumière reçue en un ensemble de

stimulations capables d’être traitées par le

cerveau.

Les cellules de la rétine :

– les cônes : réaction au forts éclairements,

vision de détail et sensibilité à la couleur

(rouge, vert, bleu);

– les bâtonnets : insensibles à la couleur,

réaction aux faibles éclairements.

4


La vision, principes de base

L’œil n’est pas sensible, dans le visible,

de la même manière à toutes les

longueurs d’ondes. En vision de jour,

le maximum de sensibilité se situe à

0,555μm (jaune-vert).

En réalité, il existe deux courbes de

réponse, l'une pour des éclairements

forts (dite "photopique" et représentée

ici), l'autre pour des éclairements

faibles ("scotopique »).

5


Le lux

L’unité utilisée pour la mesure de l’éclairement est le LUX (lx)

Elle caractérise le rapport d’un flux lumineux sur une surface.

L’éclairement est donc toujours défini par rapport à une surface

(que cette surface soit horizontale, verticale ou oblique

matérialisée ou non)

Notre perception de l’éclairement naturel est très variable. Nous

pouvons lire un texte sous un éclairement de 100 000 lx et sous

une nuit de pleine lune (0,1lx)

5000 lx en éclairage naturel correspond à une valeur faible

(temps gris) alors qu’en éclairage artificiel, c’est insupportable

(cf. le ciel artificiel de l’Ensag).

Ordre de grandeurs

– Éclairement sur une place au soleil à midi en été : 100 000 lux

– Bureau - une salle de cours : 300-500 lux

– Rue piétonne : 2-20 lx

6


Ciel

Ensoleillement Ciel couvert (éclairage diffus)

7


Ensoleillement et éclairage diffus

l’ensoleillement renvoi à l’étude de la course

du soleil, l’étude de la pénétration de la lumière

naturelle dans un bâtiment (ou sur un espace

public), l’étude du temps d’exposition dont

bénéficie un local des rayons solaires, l’étude de

protections solaires éventuelles, …

L’éclairage diffus désigne l’éclairage fourni

par la voûte céleste sans les rayons solaires

directs. Ainsi la quantité d’éclairage naturel est

directement dépendante de :

conditions spatio-temporelles (latitude, jour, heure)

conditions météo

dimension et position des prises de jour

nature des matériaux de vitrage

orientation des ouvertures

existence de masques extérieurs

facteurs de réflexion des parois intérieures

8


Le soleil et le ciel : Climats

Ciels couverts =

éclairage diffus (ou

éclairage naturel)

Ciels ensoleillés =

ensoleillement

9


Ensoleillement


Généralités :

– On considère que le soleil

émet comme une source

située à l’infini, dont les

rayons sont parallèles entre

eux.

La terre tourne autour du soleil selon un

mouvement de translation sur une orbite

elliptique (assimilée à un cercle). L’axe des

pôles forme un angle d’inclinaison de 23° 27’

par rapport au plan de l’elliptique et reste

parallèle à lui-même au cours du mouvement

annuel.

Le soleil

11


Solstice d’été

Variations du

flux solaire

Cf. Lavigne et al.

Solstice d’hiver

12


Position du soleil

La position du soleil dans le ciel

est prédictible à partir :

– de la latitude,

– du moment de l’année,

– de l’heure

13


Exemples de

trajectoires

solaires depuis

différents points

de la terre

Pour une même

direction des

rayons solaires,

la hauteur du

soleil évaluée en

différents points

de la terre ne

sera pas la

même.

Trajectoires solaires

14


Représenter les trajectoires solaires

15


Les azimut sont donnés en abscisse (0° = midi solaire, quand le soleil est dans l’axe

sud).

Les hauteurs sont données en ordonnées.

Ces diagrammes sont fournis pour une latitude donnée.

Diagramme solaire (ici latitude 44°)

Diagrammes cartésiens

projection stéreographique,

(ici latitude 40°)

A : 21 juin [Solstice]

B : mai & juillet

C : avril & août

D : mars & septembre

E : février & octobre

F : janvier & novembre

G : 21 Décembre [Solstice]

16


Ces diagrammes permettent aussi

de tracer les masques de

l’environnement et de

déterminer leur influence.

Pour déterminer ces masques :

– choisir un point et une hauteur

de référence

– relever (sur le terrain ou sur

un plan) la hauteur et les

azimut que font les arrêtes de

ces masques avec le point de

référence

– reporter hauteurs et azimut

sur le graphe

– tracer les non horizontales

avec les indicateurs

d’occultation

Attention, si vous utilisez une carte

topographique (IGN), il faut soustraire

l’altitude du point de référence à

l’altitude que vous lisez sur la carte.

17


Le gnomon repose sur le

principe du cadran solaire,

adapté à la latitude du

lieu.

Une tige verticale dont on

connaît la dimension (d),

est posée sur le plan

horizontal.

Cette tige donne une trace

d’ombre qu’on représente

pour chaque mois.

Les nombres situés sur les

traces solaires

représentent les heures en

temps solaire.

Le gnomon

Courbe A : 21 juin Courbe B : 21 mai et 21 juillet

Courbe C : 21 avril et 21 août Courbe D : 21 mars et 21 sept.

Courbe E : 21 février et 21 octobre

Courbe G : 21 décembre

Courbe F : 21 janvier et 21 novembre 18


Principe

Il est possible de simuler les

différentes positions solaires sur

une maquette avec un héliodon et

un projecteur à rayons parallèles.

Les 3 axes de rotation de l’héliodon :

-le basculement du plateau (0° à 90°) sur

lequel est posé la maquette permet de régler

la latitude

- le pivotement du pied permet de choisir les

mois

- on fait varier les heures en faisant tourner le

plateau sur lui-même.

L’Héliodon

19


Source :J.J Delétré - EA Grenoble

20


En été, la quantité d’énergie

solaire reçue est plus

important sur une surface

horizontale que verticale

même orientée Sud

En hiver, la quantité d’énergie

solaire reçue est plus

importante sur une surface

verticale orientée Sud que

horizontale

Remarque :

21


Éclairage

diffus

« Dame écrivant une lettre avec sa

servante »

Vermeer


Influence de la couche nuageus e

En été, par ciel serein, l’éclairement horizontal au

niveau de la mer atteint 100 000 lux.

En hiver, sous nos latitudes, par ciel très couvert,

l’éclairement horizontal extérieur peut être inférieur à

5000 lux.

Les nuages réduisent l’éclairement :

Ciel serein : 100 %

Nuages 2/10 : 90 %

Nuages 4/10 : 75 %

Nuages 6/10 : 65 %

Nuages 8/10 : 45 %

Ciel complètement couvert : 20 %

Climat et contexte : le ciel

Ciel intermédiaire

23


Contexte : masques proches et lointains

Les masques environnants

– Bloquent les rayons de soleil

directs

– Masquent des portions de ciel

24


Comme la quantité de lumière naturelle peut varier de façon importante, on introduit un rapport

de proportionnalité entre l’éclairement extérieur et celui disponible à l’intérieur du local. C’est ce

qu’on appelle le facteur de lumière du jour et il se calcule ainsi :

F j =

E i n t

E e x t

×1 0 0


Eint = Eclairement horizontal à l’intérieur

du local

Eext = Eclairement horizontal extérieur

en site dégagé

Exemple :

. Eext = 5000 lx

Près d’une ouverture latérale,

on peut avoir un Fj de 5%

=> Eint = 250 lx

Facteur de lumière du jour

Eext.

Eint.

25


Facteur de lumière du jour : décomposition

Le facteur de lumière du jour peut se décomposer de la manière suivante :

Fj = FJD + FJRE + FJRI en %

avec :

FJD : composante directe de la voûte céleste

FJRE : composante réfléchie extérieure

FJRI : composante réfléchie intérieure

FJD

Voûte céleste

FJRE

Eint.

FJRI

Eext.

26


Facteur de lumière du jour

Ces trois composantes ont des importances diverses :

- près des fenêtres la composante du FJD est en général prépondérante sauf

s’il y a un masque crée par des bâtiments devant la façade (dans ce cas là,

c’est la composante du FJRE qui est importante)

- Par contre, au fond du local, la composante FJRI prend une valeur

relativement importante alors qu’elle est négligeable près des ouvertures.

FJD

FJRE

Eint.

FJRI

Eext.

27


Prises de jour verticales

une idée fausse

Importance de FJ Réfléchi

50 lux 30 lux

Sur cet exemple de cour intérieure, les pièces des étages inférieurs ne sont pas

éclairés par la voûte céleste mais par les réflexions extérieures des façades. Le

vitrage ayant un facteur de réflexion quasi-nul, augmenter la taille des fenêtres

diminue l’éclairement à l’intérieur de des pièces des étages inférieurs

28


Facteur de lumière du jour et fonctions des

bâtiments

Réalisez que ce pourcentage est faible …

0,5% de 5000lx = 25lx … éclairage d’une rue

piétonne alors qu’un bureau attend 400 lx

Ordre de grandeur Type d’espace Fj (%)

cathédrale 0,5

Bureau éloigné d’une

fenêtre

Bureau proche d’une

fenêtre

0,5 à 1

3 à 6

Musée de peinture 0,6 à 1,8

Hall de gare XIXe siècle 10

Patio vitré 10 à 20

Paroi verticale (extérieur) 30 à 50

Surface en toiture

(extérieur)

100

29


2 0

F J ( e n % )

1 5

1 0

5

2

0 , 5

Variation du facteur de lumière du jour dans un local

Le facteur de lumière du jour n’est pas constant dans un local : il décroît très vite dès lors que

l’on s’éloigne d’une prise de jour.

1 2 3 4 5 6

h a u t e u r d u p l a n d e m e s u r e

A l l u r e d e l a d é c r o i s s a n c e d u f a c t e u r d e l u m i è r e d u j o u r

d a n s u n l o c a l é c l a i r é p a r u n e s e u l e b a i e v e r t i c a l e

D i s t a n c e

( e n m )

30


Facteur de lumière du jour - valeurs typiques

31


Stratégies de la lumière naturelle

Capter

Transmettre

Distribuer

Se protéger

Contrôler

32


« La qualité intérieure d’un espace

dépend de la quantité d’espace

extérieur qui entre par le truchement de

la lumière et de la transparence .»

Franck Lloyd Wright

Capter

33


Capter : orientation de

l’ouverture

Pour nos latitudes tempérées, on peut distinguer 5

orientations principales qui tiennent compte des

déséquilibres de température entre matin et

après-midi.

Nord : jamais de soleil direct ; importance des

réflexions extérieures

Sud : soleil haut quand les apports énergétiques

sont importants

Est : même caractéristiques que Ouest

mais sans surchauffe de la journée

Ouest : apport énergétique le plus

élevé, (après-midi) ; soleil bas

34

Source : ABC - EA Marseille et J.J. Delétré - EAG


Capter : orientation de

l’ouverture

Sous ciel couvert les

baies verticales captent

la lumière de manière

similaire,

indépendamment de

leur orientation

Sous ciel clair

l’orientation de la

baie influence la

quantité de lumière

captée

35


Capter : inclinaison de

l’ouverture

Fenêtre verticale

Fenêtre en toiture

36


Système le moins performant en terme

d’éclairage par la lumière du jour

Le plus utilisé car facile à mettre en oeuvre

(et permet une vue sur l’extérieur!)

Fenêtre verticale

37


Fenêtre en toiture

S’ouvre sur la totalité de la voûte

céleste =» forte pénétration de la

lumière diffuse

Lumière entre par les plafonds =»

limite éblouissements dans les

locaux

– attention, si elle est mal conçue, elle

va aussi créer plus de surchauffe l’été

– =» les prises de jour sont couramment

inclinées (non horizontales) et

orientées au Nord (sheds, lanterneaux

protégés, lucarnes)

38


Fenêtre en toiture

c’est le système le plus performant: de 3 à

5 fois plus de lumière, à surface

équivalente, qu’un vitrage vertical.

Principes

Fenêtre zénithale

horizontale de 1,5m²,

placée au centre du

plafond

15 déc. 13h univ,

(lat.50,8°N)

39


Capter : environnement

Relief du terrain

Bâtiments avoisinants

Éléments liés au bâtiment lui-même

Végétation

Réflexion des surfaces extérieures

40


Capter : environnement/ Bâtiments

avoisinants

Effet de rue :

masque solaire des

bâtiments de

l’autre côté de la

rue (dépend du

rapport hauteur

bâti/ largeur rue)

41


Capter : environnement/ Réflexion

des surfaces extérieures

Le facteur de réflexion des

surfaces extérieures peut

amener une augmentation

de la quantité de lumière

pénétrant dans le local

Sous ciel couvert 15

juin 13h univ

ρ = 0,22

ρ = 0,35

ρ = 0,9

42


= Favoriser la pénétration de la

lumière à l’intérieur d’un local

Caractéristiques de la fenêtre

Transmettre

– Configuration

– Dimensions de l’ouverture

– Châssis

– Forme

– Matériau de transmission

Caractéristiques du local

– Dimensions

– Aménagement intérieur

43


Caractéristiques de la fenêtre

Configuration (position de la baie sur la paroi)

44


Caractéristiques de la fenêtre

Configuration (position par rapport à la paroi)

Que la fenêtre soit en creux, au nu ou

en avancée ne change rien

aux performances lumineuses

globales de la pièce.

En revanche, un ébrasement permet

de créer une zone de transition

lumineuse entre intérieur et extérieur.

45


Caractéristiques de la fenêtre

Dimensions de l’ouverture

200 lx en fond de local 400 lx en fond de local 600 lx en fond de local

Orientation sud, 15 juin, 13h (univ.) Lat.50,8°N, Ciel clair

Augmenter le prise de contact avec

l’extérieur : exemple du plafond biaisé

46


Caractéristiques de la fenêtre

Forme de l’ouverture

47


Caractéristiques de la fenêtre

Forme de l’ouverture

48


Caractéristiques de la fenêtre

Position de l’ouverture

Plus la fenêtre est élevée, mieux le

fond du local est éclairé

350 lx en fond de local

450 lx en fond de local

500 lx en fond de local

Orientation sud,

15 juin, 13h

(univ.)

Lat.50,8°N, Ciel

clair

49


Caractéristiques de la fenêtre

Clerestory

Clerestory = fenêtre dont le seuil se

trouve au dessus du niveau de l’œil

– Répartition plus uniforme de la lumière

dans l’espace

– Meilleur éclairage du fond du local

– Réduit les risques d’éblouissement

direct

50


Caractéristiques de la fenêtre

Configuration (Châssis)

Surface des

menuiseries

51


Caractéristiques de la fenêtre

Configuration (transmission du vitrage)

Facteur de transmission

vitrage simple (3mm) : 0,9

vitrage double : 0,81

vitrage double normalement sale : 0,6

pour les simulations sur maquette, valeur

utilisée : 0,6

Les vitrages plastiques vieillissent vite (UV,

poussières, intempéries…). Leur facteur de

transmission varie au cours du temps.

52


Caractéristiques de la fenêtre

Configuration (transmission du vitrage)

53


Caractéristiques de la fenêtre :

exemple de rénovation

Situation d’origine :

– menuiseries 33% de lumière en moins

– Facteur de transmission du vitrage 0,9

(vitrage simple)

Lumière qui pénètre dans la pièce : 60,3 %

54


Caractéristiques de la fenêtre :

exemple de rénovation

Dépose des menuiseries

d’origine

Lumière qui pénètre dans la pièce : 100 %

55


Caractéristiques de la fenêtre :

exemple de rénovation

Nouvelles menuiseries :

– menuiseries 32,3% de lumière en moins

– Facteur de transmission du vitrage 0,6

(vitrage double)

Lumière qui pénètre dans la pièce : 40,35 %

56


Caractéristiques de la fenêtre

Configuration (vitrages spéciaux)

Vitrages passifs :

– extra clairs (facteur de transmission

amélioré)

– autonettoyants…

Vitrages super-isolants (MIT) :

– Aérogels : composés de mousses de

silice entre 2 plaques de verre.

Exceptionnel qualités thermiques

(identiques à des parois pleines)

mais transmission plus faible

Vitrages dynamiques :

– électrochromes (obscurcissement)

– à cristaux liquides (opacification)

– à émission lumineuse

– à lamelles internes

Facteur solaire

Fs = T + Ts exprimé en %

Ts

T

57

Source INRS


– Type de distribution lumineuse

– Répartition des ouvertures

– Agencement des parois intérieures

– Matériau des surfaces du local

– Zones de distribution lumineuse

– Serres, atria…

– Systèmes de distribution lumineuse

Distribuer

58


Distribuer / Type de distribution

Un éclairage naturel indirect

– Kimbell Art Museum (L. Kahn)

– Lumière solaire du Texas

59


Distribuer / Répartition des ouvertures

– Une prise de jour en façade introduit

une forte variation quantitative de

l’éclairement avec le recul.

– Une prise de jour en toiture permet

d’uniformiser l’éclairement dans le

local. Elle est 3 à 5 fois plus

performante qu’une prise de jour en

façade (même surface, même vitrage).

– On peut aussi améliorer les

performances par l’emploi de dispositifs

complémentaires : bandeaux…

60


L’atrium, le patio, la cour intérieure

Leur performances sont complexes et

dépendent de leur géométrie et de leur

orientation. Sachant que les vitrages ont

un facteur de réflexion très faible, la partie

opaque supérieure de ces systèmes doit

être très réfléchissante.

61


Atria

Rappelez vous :

Fj en toiture = 100% et Fj sur une paroi

verticale à ciel ouvert est compris entre

30 et 50% ….

62


La serre, la véranda, les doubles

peaux …

Les locaux arrières sont éclairés en

second jour. La transmission

lumineuse est fortement affaiblies

par ces dispositifs.

Si ces solutions sont associées à

des protections solaires efficaces (+

aération), elles sont souvent

appréciés par les utilisateurs.

63


* Les réflecteurs simples

On peut ajouter à différents système de prise de

jour des réflecteurs externes constitués de

revêtements spéculaires (réflexion comme un

miroir) ou diffusants.

Bandeau intérieur

Systèmes de distribution

lumineuse Réflecteurs externes

•Les bandeaux lumineux (light shelves)

Un bandeau lumineux permet d’augmenter l’apport

d’éclairage naturel en fond de local. Les bandeaux

extérieurs sont plus performants que les bandeaux

intérieurs.

Principe

Bandeau extérieur intégré à la façade

64


Systèmes de distribution

lumineuse Bandeaux

65


Systèmes de distribution

lumineuse Conduits de lumière

66


Systèmes de distribution

lumineuse Conduits de lumière

67


Systèmes de distribution

lumineuse Conduits de lumière

de petite section par rapport aux autres

solutions de prise de jour

– tube réfléchissant fixe (« canon à lumière ») ou

système mobiles sophistiqués liés à des

concentrateurs et à un pilotage par ordinateur.

– pour être de « vrais système d’éclairage », ils

doivent être orientés du côté du soleil et capter

directement la lumière du soleil.

– même si le système n’est pas très efficace, ils

peuvent aussi apporter un lien psychologique,

esthétique et social avec l’extérieur

Principe

68


Systèmes de distribution

lumineuse (effet d’un voilage)

Un simple voilage fin joue le rôle de

diffusant et permet d’équilibrer

l’éclairage naturel à l’intérieur de la

pièce.

69


Systèmes de distribution lumineuse / Vitrages à

réorientation

Coupe sur les lames : horizontales et inclinées

Les

composants

prismatiques

utilisent le

principe de

réfraction

(déviation de la

lumière) ou de

transmission de

la lumière par un

prisme

( ! ces matériaux

sont translucides

et non

transparents)

70


Systèmes de distribution lumineuse / Vitrages à

réorientation

Sections de miroirs dans le double

vitrage

– Les miroirs paraboliques de différentes

tailles dont positionnés de façon à laisser

passer le soleil d’hiver et à renvoyer le

soleil d’été (! au sud)

71


Systèmes de distribution lumineuse / Vitrages à

réorientation

Les films à lame d’air (Lasercut

panels)

Une lame d’air est inséré entre 2 couches

de polymères (perpendiculaire au plan

du film). L’ensemble se comporte

comme un prisme et permet une vue

extérieure.

72


Systèmes de distribution lumineuse / Vitrages à

réorientation

Les films holographiques

– Ces films se collent sur des vitrages

ordinaires et ré-orientent la lumière (!

Distorsion colorimétrique qui peut être

gênante)

73


Exemple d’utilisation de films holographiques

Les panneaux

laissés

transparents

contiennent

des films

holographiques

qui réorientent

la lumière des

spots

extérieurs vers

l’intérieur pour

l’éclairage de

nuit

Hall d’entrée de

l’Université de

Brême

Architecte : Alsop

+ Stömer

74


Se protéger

75


– L’orientation sud est la plus

facile à traiter.

Sous nos latitudes, la hauteur

du soleil entre avril et août est

supérieure à 60°. C’est

généralement cette hauteur

qu’on prend comme référence.

– H= 90° - Latitude + 23,5°

– ex à Grenoble, H=90°-45+23,5

= 68,5°

Se protéger au sud

Schéma pour midi

rayons solaires de hauteur 70°

La dimension de l’avancée est fonction de la hauteur entre l’avancée

et le bas de la prise de jour. Tan H = H / P

On peut aussi fractionner la protection: l’espacement des lames sera

alors fonction de leur épaisseur

Attention : les réflexions extérieures dans la partie basse peuvent

fortement renforcer l’apport de chaleur.

76

Source : ABC - EA Marseille et J.J. Delétré - EAG


La hauteur de référence des rayons

solaires est 30°. L’avancée doit devenir

très importante.

L’utilisation d’écrans fractionnés sont les plus

courantes. Incliner les lames permet de les

espacer et maintenir une vue sur l’extérieur.

Se protéger à l’ouest

On peut aussi utiliser des lames verticales, avec un angle horizontal de position

de ces lames de 15° à 30°.

77

Source : ABC - EA Marseille et J.J. Delétré - EAG


Se protéger : Lamelles à changement

de direction

Nombreuses techniques existent (type store vénitien), les lamelles servent à orienter

la lumière ou protéger la baie.

Une protection interne laisse

pénétrer les IR ; la chaleur est

piégée entre la baie et le store.

Source : St Gobain

Stores vénitiens et

store extérieur

78


Se protéger : Lamelles à changement de

direction

Brise soleil en alu, lames fixes ou

orientables

Les lames sont composées de 2 feuilles de

verre enserrant un film multicouche dont la

face externe est réfléchissante et la face

interne micro-perforée pour maintenir la vue

Source: PMA

Façade double peau avec modules de brisesoleil

orientables par commande électrique

programmable

79

Source : www.arch.ucl.ac.be/eclairage


Contrôler éclairage artificiel/naturel

Zonage

Régulation du flux des lampes

Sensibilisation des occupants

Automatisation des commandes

80


Prédétermination de l’éclairage

naturel

Calculs

Logiciels

Modèles réduits

81


Calculs : fenêtre verticale

Garde Fou - Formule du CSTB

Il s’agit plus d’un garde-fou que d’une formule de calcul.

La méthode repose sur deux définitions :

Indice de vitrage corrigé : Ic = Iv x τ

avec

Iv : surface de vitrage /surface du local au sol

τ : facteur de transmission « corrigé » du vitrage

(sale)

Indice de profondeur : Ip = P / hu

avec

P : profondeur du local (épaisseur

des parois comprise)

hu : hauteur utile (hauteur comprise

entre le plan de mesure de

l’éclairement et la retombée du linteau

de la fenêtre

Attention, la notion d’indice de vitrage est très relative, puisque la position du vitrage peut

changer fortement le résultat à surface vitrée égale. Cet indice n’est donné ici que dans le cas de

baies dont l’allège est à hauteur du plan de travail, et la retombée du linteau faible

82


Calculs : fenêtre en toiture

Cette formule simple permet, en avantprojet,

de déterminer la surface de vitrage

nécessaire pour obtenir un facteur du jour

donné.

Indice d’ouverture :

i = surface “ouverte” / surface au sol du local

Par exemple :

si on veut Fj = 3%, avec des sheds

inclinés à 60% (k = 4),

il faudra :

i = 4 x 3% = 12% d’ouverture

Si le facteur de transmission du

vitrage = 0,8,

la surface de vitrage à prévoir est :

S = i / t = 12 / 0,8 = 15% de la

surface au sol.

Pour une prise de jour en toiture :

i = k x Fj

La valeur k dépende de

l’inclinaison de la partie

vitrée.

83


Logiciels

84


Modèles réduits

Maquettes sous ciel artificiel

Héliodon et gnomon

Prototypes de taille réelle

85


Paramètres thermiques et

acoustiques

Thermique

– paroi pleine : U = 0,3 W/m2.C

- vitrage double : U = 3 W/m2.C

où U = coef. De transmission thermique

– Du point de vue de la déperdition

thermique,

1 m2 de vitrage ≈ 10 m2 de paroi pleine.

Acoustique

– paroi pleine : R = 55 dB(A)

- vitrage très bonne qualité

R = 38 dB(A)

où R = indice d’affaiblissement acoustique

– Du point de vue acoustique,

1 m2 de vitrage ≈ 50 m2 de paroi pleine

86


Bibliographie

L’essentiel des illustrations de ce cours sont tirées de : Reiter S. et

De Herde A., L’éclairage naturel des bâtiments, Louvain, UCL,

2004, 265p.

Et aussi de : Fontoynont M., Daylight performance of buildings,

European Comission, James & James, 1999

AFE, La lumière du jour dans les espaces intérieurs, Paris, éd. Lux.

Moore F., Concepts and practice of architectural daylighting, VNR

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