Utilisation optimale de la lumière du jour

L'éclairage naturel est une discipline de conception très actuelle qui encourage une plus grande utilisation de la lumière du jour dans les bâtiments.

L'objectif de base est de positionner de manière appropriée les surfaces transparentes (telles que les fenêtres, les puits de lumière ou les vitrages continus) et les surfaces intérieures réfléchissantes afin que la lumière naturelle puisse fournir un éclairage efficace tout au long de la journée.

Si une partie essentielle de l'éclairage naturel implique sans aucun doute la planification du site et la conception architecturale de l'enveloppe du bâtiment, il ne faut pas sous-estimer le fait que la coordination avec deux fonctions clés des systèmes d'automatisation des bâtiments, comme l'éclairage artificiel et l'ombrage, est également essentielle à son efficacité.

La lumière naturelle comme ressource

La lumière naturelle est la combinaison de la lumière directe et indirecte du soleil tout au long de la journée. De toute l'énergie solaire reçue par la surface de la terre, 40 % sont des radiations visibles.

L'intérieur des bâtiments a besoin de lumière pour mener à bien diverses activités et la composante naturelle est une ressource très importante qui peut avoir des effets bénéfiques sur les personnes et le bilan énergétique.

Consciente de cela, la norme UNI EN 17037 a été publiée en 2019, qui promeut une utilisation plus large de la lumière naturelle - définie comme la "partie visible du rayonnement solaire global" - pour l'éclairage intérieur. La norme fournit des informations sur la manière d'utiliser cette composante de la lumière pour fournir un éclairage et limiter l'éblouissement, tout en définissant des principes de calcul et de vérification et en tenant compte de la variabilité typique de la lumière naturelle tout au long de la journée et de l'année. La norme s'applique aux environnements qui sont régulièrement occupés par des personnes pendant des périodes prolongées, à l'exception des cas particuliers dans lesquels la lumière naturelle contraste avec la nature et la tâche du travail effectué.

La norme UNI EN 17037 définit les contributions fondamentales de l'éclairage naturel comme suit :

la vue extérieure. Les ouvertures fournissent non seulement de la lumière naturelle, mais permettent également aux occupants d'avoir un contact visuel avec la zone entourant le bâtiment. Ceci est considéré comme un facteur positif qui réduit la fatigue associée à de longues périodes de résidence dans l'environnement confiné, offrant une opportunité de se détendre et de soulager une concentration excessive ;

• protection contre l'éblouissement. Lorsque la lumière du soleil est directe, voir à l'extérieur peut provoquer un éblouissement, un phénomène négatif dû à des zones dont la luminance est beaucoup plus élevée que celle à laquelle les yeux se sont adaptés dans l'environnement intérieur. Pour réduire ce risque, des dispositifs d'ombrage doivent être prévus ;
• l'exposition à la lumière du soleil. Ce facteur revêt une grande importance pour la qualité de l'environnement intérieur et contribue au bien-être des occupants, notamment dans les bâtiments tels que les hôpitaux, les maisons ou les bâtiments scolaires. L'utilisation de dispositifs d'ombrage peut réduire les éventuels désagréments thermiques et visuels.

Pourquoi la lumière du jour est-elle importante ?

• 63% des personnes considèrent que la lumière du jour est l'aspect le plus important d'une maison (enquête Homewise, "Sans espace + lumière")
• La lumière du jour améliore le confort visuel et psychologique et a un effet positif sur les performances, l'attention, la satisfaction et la capacité d'apprentissage des personnes.
• La lumière du jour soulage les troubles affectifs saisonniers (TAS, une forme de dépression).
• L'exposition à la lumière du soleil s'est avérée être un traitement efficace des troubles du sommeil.
• La lumière du jour à travers les fenêtres est le facteur clé pour fournir des niveaux élevés de lumière, qui sont nécessaires pour soutenir le fonctionnement du système circadien.

(source : www.lrc.rpi.edu)

Limites à l'utilisation de la lumière naturelle

Lorsque l'enveloppe du bâtiment le permet, la lumière naturelle peut être la principale source d'éclairage naturel en milieu de journée pendant la majeure partie de l'année, grâce à des ouvertures dans les surfaces verticales (portes, fenêtres, vitrages) et horizontales (puits de lumière).

Mais la disponibilité de la lumière naturelle à l'extérieur est généralement très variable ; elle dépend, par exemple, de l'heure de la journée, des conditions météorologiques et de la période de l'année. La latitude joue également un rôle important.

Dans les capitales de l'Union européenne, la moyenne annuelle des heures de lumière du jour disponibles varie de 3 600 à La Valette à 1 550 à Bruxelles et 3 150 à Rome. Même si les effets positifs de la lumière naturelle sur l'être humain ont été scientifiquement démontrés, il faut considérer que lors de son utilisation, il est nécessaire de garantir l'absence d'éblouissement et le respect de la vie privée des occupants.

Enfin, pendant la saison estivale, il est nécessaire de limiter les charges thermiques - générées dans les environnements internes par le rayonnement solaire direct traversant les surfaces vitrées - pour éviter le gaspillage d'énergie dû à une utilisation excessive de la climatisation.

En raison de ces limites, dans les bâtiments réels, le niveau d'éclairement nécessaire à un bon confort ne peut être obtenu exclusivement au moyen de la lumière naturelle, mais découle toujours d'une utilisation combinée intelligente de la lumière naturelle et artificielle.