par De Luminae

L’autonomie lumineuse (daylight autonomy) est définie comme étant le pourcentage d’heures occupées par an durant lesquelles un niveau d’éclairement minimum est maintenu seulement par la lumière naturelle. Définition de Reinhart et Morrison dans [Versage, 2010]).

L’autonomie lumineuse s’obtient grâce aux calculs heure par heure des éclairements dans un bâtiment suivant les conditions climatiques extérieures. C’est donc un calcul dynamique qui tient compte des variations du ciel et de la position géographique du lieu puisqu’il se base sur des données météos annuelles.

Avec :

• Emin : L’éclairement seuil minimum exprimé en lux
• AEmin : L’autonomie lumineuse pour un éclairement seuil Emin (lux)
• hE>Emin : Nombre d’heure occupées durant lesquelles la lumière naturelle seule produit un éclairement supérieur à la valeur seuil Emin.
• Hocc : nombre total d’heures occupées durant l’année.

Cet indicateur a été initialement créé pour qualifier la performance de l’éclairage naturel puisqu’il est défini en fonction d’un éclairement minimum à respecter, mais aussi pour quantifier la consommation énergétique liée à l’utilisation de l’éclairage artificiel pour maintenir ce seuil minimum. L’analyse de l’autonomie lumineuse part du principe que lorsque la lumière naturelle n’est plus suffisante, l’éclairage artificiel est allumé. Le calcul est réalisé en fonction d’un éclairement seuil, généralement de 500 lux mesuré sur le plan de travail, et des heures d’utilisation du bâtiment. L’essentiel des études menées actuellement traitent des problèmes d’éclairage de lieux publics type bureaux, écoles ou bibliothèques, la plage horaire d’utilisation prise en compte dans le calcul est donc généralement comprise entre 9h et 17h. Cependant, dans le cas par exemple d’un travail sur des bâtiments résidentiels, la définition d’une période d’utilisation différente serait certainement plus pertinente.

Deux méthodes basées sur un calcul heure par heure, permettent d’obtenir la valeur de l’autonomie lumineuse (A). Dans les deux cas un seuil d’éclairement minimal est fixé. Dans la première méthode dés que la valeur de l’éclairement passe sous le seuil il n’est pas comptabilisé dans le calcul de A, même pour des valeurs juste en dessous qui traduisent pourtant la participation non négligeable de la lumière naturelle dans l’éclairage de la pièce. La seconde méthode calcul le pourcentage d’apport fourni par la lumière naturelle. Si le seuil est fixé à 300 lux, et que l’éclairement est de 250 lux, en suivant la méthode 1, A est de 0% (valeur sous le seuil), en suivant la méthode 2, A est de 250/300 soit 83%. La méthode 2 tient donc compte des valeurs d’éclairement en lumière naturelle sous le seuil, qui contribuent, parfois de façon non négligeable, à l’éclairage générale de la pièce. [Architectural energy corporation, 2006]

Cette autonomie lumineuse est définie en fonction d’un seuil. Les valeurs d’éclairements intérieurs calculées entre 8h30 et 17h30 sont triées par ordre croissant puis le pourcentage de valeur sous le seuil de 300 lux est déterminé. On obtient le pourcentage d’heures durant lesquelles la lumière naturelle seul ne permet pas de garantir l’éclairement minimum fixé. [Saxena, 2010]

Définition
Cet indicateur a pour but de déterminer les risques d’éblouissement ou de gains thermiques excessifs. Un facteur d’autonomie lumineuse maximal (maxDA) est défini pour mettre en évidence les sources lumineuses intenses ou la lumière directe du soleil. Une tache est susceptible d’être éblouissante si l’éclairement calculé est strictement supérieur à 10 fois la valeur de l’éclairement moyen fixé. [Architectural energy corporation, 2006]

Valeurs de références
Le parfait maxDA est de 0%. Au-delà de 5% des problèmes d’éblouissement se posent.

Définition
L’éclairement naturel utile est la proportion d’éclairement sur le plan de travail, compris dans un intervalle de valeur considéré comme utile par les utilisateurs au cours d’une année d’occupation du bâtiment. Il est le résultat d’un calcul dynamique comme l’autonomie lumineuse. Cet indicateur représente la répartition des éclairements intérieurs sur une année en fonction des variations de condition de ciel. UDI non seulement renseigne sur la performance de l’éclairage naturel, mais aussi sur le potentiel de dépassement du seuil, associé aux problèmes d’éblouissement ou de trop fort gains thermiques. [Nabil, 2006]

Avec :

• Emin : éclairement seuil minimum exprimé en lux
• Emax : éclairement seuil maximum exprimé en lux
• UDI : L’éclairement naturel utile (Useful daylight illuminance) pour les valeurs d’éclairement comprises entre Emin et Emax.
• hEmin
• Hocc : nombre total d’heures occupées durant l’année.

Valeurs de référence
Une série de sondage réalisée dans des bureaux sur le comportement et les préférences des utilisateurs a permis de définir des valeurs d’éclairement performant et confortable. Les éclairements compris entre 100 lux et 500 lux sont considérés comme efficace soit sous la source naturelle seule, soit alliés avec un éclairage artificiel secondaire. Les éclairements compris entre 500 lux et 2000 voir 2500 lux sont perçues comme désirables ou du mois tolérables par les occupants.

Définition de Mardaljevic [Mardaljevic, 2009]
L’indicateur UDI est divisé en plusieurs catégories :

• UDI-supplementary (éclairement de 100 lux à 500 lux). Un éclairage artificiel supplémentaire peut être nécessaire pour la réalisation d’une tâche (comme la lecture par exemple).
• UDI-autonomous (éclairement de 500 lux à 2500 lux). Un éclairage artificiel secondaire n’est surement pas nécessaire.
• UDI-exceeded (éclairement supérieur à 2500 lux). Eclairement susceptibles de mettre en évidence un éblouissement ou des gains thermiques non désirés.