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
où
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
ed., New York, 1985.
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