par De Luminae

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Définition

Cet indicateur mesure le nombre d'heures par période de temps (par saison, par an, par jour, etc.) durant lequel une ouverture transmet la lumière directe provenant de Est, Ouest, Sud, Nord. En général, on privilégiera pour résultat la moyenne par jour et par période.

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On considère 0 degrés d’azimuth pour le Nord et 90° pour l’Est.

Pour les rayons du soleil d’azimuth entre :

  • 45° et 135°, on parle de Lumière de l’Est,
  • 135° et 225° de Lumière du Sud,
  • 225° et 315° de Lumière de l’Ouest.

La « Lumière du Nord » est particulière : Il n’y a pas de rayon direct du soleil. Il s’agit de la lumière qui provient de la portion du ciel entre Nord-Ouest et Nord-Est, mais également de tous les moments de ciel couvert. En effet, la lumière provenant du Nord est la plus stable en l’absence de rayonnement direct.

De même, le ciel couvert est également stable pour la même raison. Pour cela, nous les avons regroupés dans ce que nous nommons la Lumière du Nord.

Ainsi, un local d’orientation Sud aura aussi un pourcentage de temps de « Lumière du Nord » lorsque le ciel sera couvert.

Unité

Heures par zone et par période.

Méthode de calcul

Le calcul analyse pour chaque local et pour toutes les ouvertures de ce local simultanément sur toutes les heures de la période retenue. L’indicateur évalue par période de temps (saison, année, jour, etc.) le nombre d'heures où le rayon direct du soleil touche l’enveloppe intérieure en provenance d’un des 4 intervalles d’azimuth.

On tient compte de chaque degré : Même si la lumière de l'Est couvre 90° (de 45° à 135°), la simulation est faite pour chaque fenêtre et exactement pour son orientation (par exemple pour une orientation de 75° il y aura un autre résultat que pour 80° même si les deux ont une lumière appelée de l'Est.

On tient compte des obstructions extérieures.

On tient compte des données climatiques. On fait le calcul en prenant en compte une Base de Données météo.

Données d’entrée

  • Modèle 3D de l’enveloppe du projet avec son environnement micro-urbain,
  • Géométrie 3D du local étudié,
  • Données météo heure par heure (au minimum) du site.

Seuil et/ou références

Afin d’aider l’architecte dans l’appréciation du résultat, celui-ci est comparé avec

  • le résultat pour le même local mais sans environnement bâti ou naturel (prospect libre)
  • le nombre d’heures de ciel clair dans le site.

Résultats

Nous présentons cet indicateur sur l’ensemble de l’enveloppe intérieur, ce qui permet de montrer à la fois les nombres d’heures atteints et la répartition de ces valeurs sur l’enveloppe. On privilégiera pour résultat la moyenne par jour et par période. Les références sont présentées également avec les résultats.

Les images ci-dessous illustrent le résultat de cet indicateur et sa présentation.

Cet indicateur est qualitatif car son appréciation ou jugement est lié pour l’architecte à ses intentions qualitatives d’ambiance et l’architecte peut conclure sur l’agrément de l’espace tel qu’il l’a imaginé.

Validation : Logique de l’indicateur

Besoin

Dans le langage qualitatif des architectes, les expressions « sensibles » sont fréquentes, les architectes utilisent les expressions « Lumière de l’Est » … « Lumière du Nord », etc. Cela nous a été exprimé lors de nombreuses discussions directes avec les architectes de différentes écoles d’architecture à Paris sur une longue période de temps (B. Paurd, B. Clerget, JP Loiret, etc…). Il s’agit donc d’une préoccupation stable et largement partagée.

Chacune de ces lumières est porteuse d’une ambiance lumineuse différente. Les architectes ont une sensibilité pour chacune de ces ambiances.

La présence ou non de telle ou telle lumière est donc une préoccupation des architectes dans l’élaboration de leurs ambiances et dans l’appréciation de la correspondance entre leurs intentions et leur concrétisation dans le projet.

Toutefois, dans un projet, quantifier la durée de présence de telle ou telle ambiance est bien plus complexe que la simple orientation, car cela dépend de la présence des bâtiments environnants, des conditions météorologiques, etc. Les concepteurs n’ont en fait pas véritablement de moyen d’évaluation.

Réponse au besoin

Cet indicateur apporte directement l’information quantifiée sur la durée de présence de ces 4 types de lumière et l’image.

Cet indicateur montre non seulement la durée de présence dans le local, mais également la répartition de cette lumière particulière dans l’espace intérieur.

Il fournit donc des informations appropriées par rapport au besoin exprimé donnant l’ampleur temporelle de l’entrée de la lumière choisie et la distribution temporelle de celle-ci sur l’enveloppe intérieure.

Disponibilité / rapidité

Cet indicateur nécessite que les espaces intérieurs soient modélisés ainsi que les baies ou les vitrages. En revanche, il n'est pas nécessaire de disposer d'informations sur les caractéristiques optiques des matériaux. On considère naturellement que le bâtiment est posé dans le site.

Cet indicateur est rapide à calculer, il peut donc être utilisé pour la conception en phase amont.

Validation : fiabilité

Le protocole de calcul de « Lumière de l’Est … » repose sur la méthode de calcul « rayons directs » (calcul RD), une base de données climatiques et un traitement particulier de l’azimuth du soleil.

La méthode de calcul RD est validée (cf. précédemment).

Les bases de données climatiques sont considérées comme valides. Ici, nous utilisons les fichiers EPW.

Traitement particulier de l’azimuth de soleil :

Le traitement particulier de l’azimuth du soleil nous permet de classer les heures déjà calculées par la méthode RD.

Les heures sont donc classées en 4 classes (Est, Ouest, Sud, Nord). Les 4 classes correspondent aux 4 intervalles d’azimuth du soleil.

La validation de la bonne détection de l’azimuth du soleil à chaque instant (et donc du bon classement dans les 4 intervalles) a fait l’objet des tests 3 et 6 de la validation de la méthode RD.

Le traitement particulier de l’azimuth du soleil est donc valide.

La méthode de calcul est donc valide.

Remarque

Le choix du nom de l’indicateur « Lumière de l’Est » recouvre un intervalle d'azimuth du soleil, bien évidemment autour de l’Est (de 90°), et nous avons retenu un intervalle de 90° centré sur l’Est (donc de 45° à 135°). Il serait possible d’affiner d’avantage avec 8 orientations (Est, Sud-Est, Sud, etc.) et donc de centrer un intervalle de 45° autour de l’orientation choisie. Cela ne remet en cause en aucune manière ni l’indicateur, ni son calcul et sa validation. Pour l’heure, nous conservons la version de l’indicateur à 4 orientations pour des raisons de simplicité d’usage. Le développement informatique permettra facilement le choix de 4 ou 8 lumières.

Ambiances lumineuses en lumière de jour