Lumière naturelle : le besoin de simulation

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Le recours à la lumière naturelle est une tendance majeure dans la conception des bâtiments d’aujourd’hui. Mais les rayons du soleil peuvent aussi être source d’inconfort. Il convient donc d’en simuler l’impact pour pouvoir en profiter au mieux.

Qu’est-ce donc que la qualité d’usage d’un bâtiment ?

La RT 2012 aura beaucoup fait parler d’elle avant sa mise en application. Mais dès sa promulgation, une majorité des acteurs de la construction, tant concepteurs qu’utilisateurs, s’accordaient sur le fait que le seul critère thermique ne pouvait plus constituer la base des futures réglementations. La « qualité lumineuse » (1) ou confort visuel est ainsi l’un des nombreux critères cités par le groupe de travail RBR 2020 (Réflexion pour un Bâtiment Responsable).

La simulation du confort lumineux n’est pas chose simple. Il passe par le calcul de grandeurs physiques tel le facteur(2) de lumière du jour (FLJ) qui quantifie le rapport entre  l’éclairement naturel intérieur reçu en un point (généralement le plan de travail ou le niveau du sol) et l’éclairement extérieur simultané sur une surface horizontale, en site parfaitement dégagé, par ciel couvert. Il permet aux concepteurs de comprendre comment un espace laisse pénétrer la lumière. « S’il constitue une première approche pour juger du confort visuel, le FLJ présente quelques faiblesses, note Frédéric Betbeder, responsable du département Services innovants de Nobatek-INEF4 à Anglet (Pyrénées atlantiques). Il est calculé de manière statique sur la base d’un soleil fixe et d’un jour gris. Il ne permet pas de mettre en évidence des éblouissements par exemple. » Ce dernier aspect est pourtant un facteur important dans la qualité d’usage. Ainsi un fort apport de lumière naturelle, en faisant abstraction des aspects thermiques, peut occasionner une gêne. « Les personnes âgées sont plus sensibles que les plus jeunes à un niveau de luminosité élevé, confirme Joël Lassalle. Dans la conception d’un Ehpad, on limitera donc la lumière directe. » Mathieu Percebois, architecte chez PCO Architecture et enseignant à l’Ecole nationale  supérieure d’architecture de Montpellier, confirme : « L’adaptation à l’usage est essentielle. Dans le cas d’un musée, on privilégiera la lumière indirecte par exemple. »

Qu’on l’aborde de façon conceptuelle ou pragmatique, la qualité d’usage – on parle aussi de confort d’usage - est bien l’objectif ultime des concepteurs, quel que soit leur rôle au sein de l’équipe de maîtrise d’œuvre. « Il serait d’ailleurs parfaitement inutile de concevoir un bâtiment avec pour objectif principal, par exemple, d’être économe en énergie, note Nadia Estang, enseignante en génie thermique au Lycée Polyvalent Charles De Gaulle à Muret (Haute-Garonne). Si les besoins de l’usager n’ont pas été pris en compte, il va totalement annihiler la performance du bâtiment. »

L’héliodon au service des concepteurs

Pour simuler la course du soleil, architectes et bureaux d’études recourent à un héliodon, un outil qui permet de simuler la position du soleil tout au long d’une journée à une date donnée et donc la lumière directe susceptible de rentrer dans le bâtiment. Outil longtemps mécanique que l’on utilisait avec une maquette, il est, comme cette dernière, devenu numérique. C’est d’ailleurs l’un des atouts du logiciel ArchiWIZARD que de permettre un calcul rapide et une visualisation directement sur le modèle 3D du parcours de la lumière solaire sur le bâtiment. « L’outil vous permet de valider les choix en amont », souligne François Pélegrin, architecte. Tout en tenant compte d’un certain nombre d’autres critères comme la performance énergétique. »

ArchiWIZARD : Lumière naturelle

Car comme l’explique Nadia Estang, enseignante en génie thermique au Lycée Polyvalent Charles De Gaulle à Muret (Haute-Garonne) : « Dans une conception bioclimatique, les facteurs sont multiples et ne vont pas tous dans le même sens. Se protéger du soleil, c’est limiter les apports calorifiques. Il faut donc faire des choix. Les outils qui permettent cette approche multicritère sont donc particulièrement utiles. » La course contre le temps, réalité quotidienne des concepteurs, qui implique des prises de décision rapides et très en amont des projets, participe elle aussi à ce besoin d’outil flexible de simulation afin que la lumière naturelle reste une source de confort pour les occupants.

Ressources

(1) : Source Plan Bâtiment Durable : https://rbr20202050.files.wordpress.com/2014/08/rapport-v3-dc3a9finitif-pdf.pdf

(2) : Source Energie +. https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10719#c21017583

 

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