SIPCPAT Chapitre VIII. SIPCPAT Pourquoi utiliser la lumière du jour Augmenter léclairement pour...
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SIPSIPCPATCPAT
Chapitre VIIIChapitre VIII
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SIPSIPCPATCPAT
Pourquoi utiliser la lumièrePourquoi utiliser la lumièredu jourdu jour
Augmenter l’éclairement pour optimiser la performance visuelle
Souligner l’architecture des lieux
Assurer aux occupants des locaux une liaison avec le monde extérieur
Réduire la consommation énergétique du bâtiment
Assurer une meilleure santé et bien être des occupants
Facteur de lumière du jour (FLJ)
€
FLJ =Eclairement sur le plan de travail
Eclarement horizontal exterieur
Composante réfléchie interne Composante du ciel
Composante réfléchie externe
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SIPSIPCPATCPAT
DéfinitionsDéfinitionsLa transmittanceLa transmittance
TransmittanceTransmittance
Simple ou directe
Elle conserve l’image Le flux incident est redistribué quelque soit l’angle d'incidence
Elle ne conserve pas l’image
Parfaitement Diffuse
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SIPSIPCPATCPAT
DéfinitionsDéfinitionsle coefficient de transmissionle coefficient de transmission
€
τ =Fout
Fin
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
300 400 600 900 1900Longuer d'onde (nm)
Transmittance (%)
Verre classique
Verre verre tintéisolant
Fin
Fr
Fout
€
τ + ρ +α =1
Facteur de transmission
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SIPSIPCPATCPAT
Le mouvement du soleilLe mouvement du soleil
Horizon local
Voû te céleste apparente
Sud Ouest
Est
Zenith Trajecroire
t Azimuth solaire
Altitude solaire
s
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SIPSIPCPATCPAT
Rayonnement solaireRayonnement solaire
2000150010005000Longueur d’onde (nm)
2.0
1.5
1.0
0.5
VisibleUV Infrarouge
50% (Energie)
Ene
rgie
(W
m-2nm
-1)
45%4%
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SIPSIPCPATCPAT
L’éclairement naturel dépendL’éclairement naturel dépend
De la position du soleil dans la journée
De la clarté de l’atmosphère
Valeurs typiques Eciel=86 klx, τciel=0,21
De la présence de nuages
Soleil au zenth local
Soleil incliné
Parcours Atmospheriques
Zenith local
Est
Ouest
Hiver Eté
De la position du soleil saisonnière
Ciel « standard » (IESNA)
Clair :
Partiellement couvert:
Couvert:
Plus de 70% sans nuages
70%-20% sans nuages
Moins de 20% sans nuages€
Mciel = Ecielτ ciel
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SIPSIPCPATCPAT
Eclairement naturelEclairement naturel
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Altitude solaire, α t
( )Eclairement Horizontal klx
Clair Partiellement couvert
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Altitude solare , α t
( )Eclairage verical klx
0°
30°
45°
65°
75°
Ciel clair
Les courbes ci-dessus ne sont valables que pour un ciel clair ou partiellement couvert en considérant que l’éclairement solaire normal (soleil au zénith) est le même dans les deux cas. Pour un ciel couvert, l’éclairement solaire directe est nul, la lumière vient de la voûte céleste et elle ne dépend pas de la position du soleil
Ciel de « Moon & Spencer »(CIE)
€
L(θ) = Lzénith
1+ 2sinθ
3
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SIPSIPCPATCPAT
FenFenêtresêtres
Voû te céleste apparente
Fenêtre Portion du ciel visible par la
fenêtre Point
Eclairé
€
M = Mcielτ fen
On peut considérer une fenêtrecomme une source homogène diffuse
€
E p = M Cp
€
Cp =1
2π
A
1+ A2( )
1 2 tan−1 B
1+ A2( )
1 2
⎡
⎣
⎢ ⎢
⎤
⎦
⎥ ⎥+
B
1+ B2( )
1 2 tan−1 A
1+ B2( )
1 2
⎡
⎣
⎢ ⎢
⎤
⎦
⎥ ⎥
⎧ ⎨ ⎪
⎩ ⎪
⎫ ⎬ ⎪
⎭ ⎪
A =x
z; B =
y
z
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,3 0,91 1,52 2,13 2,74 3,35 3,96 4,57
Distance de la fenêtre (m)
Eclairement (lx)
Points Eclairés
Décroissanceexponentielle
x
y
z
Facteur deconfiguration
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SIPSIPCPATCPAT
DDômesômes
Dôme
puit de jour
ouverture ou diffuseur
Fin
Fout
Dômes augmentent la transmittanceCar présentent une surface accrue lorsqueLa lumière solaire est très inclinée
Lumière incidente
Taille Apparente
Ouverure plate
Lumière Incidente
Tail Apparente
Dôme
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Transmittance des dTransmittance des dômesômes
Fin;s
Fout;s
Fin;c
Fout;c
Lumière directe (soleil): τD
Lumière diffuse (voûte céleste) : τd
Les dô :
τD est une fonction de l’angle d’incidence, mais pour les dômes τD est quasi-constant pour >30°
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95
Transmittance du matériau (feuille)
Transmittance de dome
)416.018.1(25.1 fsfsD τ−τ=τ
fsd 715.0 τ=τ
€
Foutdôme = Fout;c + Fout;s = Fin;sτ D + Fin;cτ d
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Cavity Ratio
Puit de jourPuit de jour
L
W
H
€
ηpuit =Fout
Foutdôme
= ƒ(CR,ρ w )
0,7 0,5 0,3 0,1 00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,001 0,88 0,86 0,85 0,83 0,822 0,78 0,75 0,72 0,69 0,683 0,70 0,65 0,61 0,58 0,564 0,63 0,58 0,53 0,49 0,485 0,58 0,52 0,47 0,43 0,416 0,54 0,47 0,42 0,37 0,367 0,50 0,43 0,37 0,33 0,318 0,46 0,39 0,34 0,30 0,289 0,44 0,36 0,31 0,27 0,25
10 0,41 0,34 0,28 0,24 0,23
CR
ρw
€
CR =5H(L + W )
LW
€
ηpuit (τ D ES + τ d EC )
Flux par unité de surfacepénétrant dans le local
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SIPSIPCPATCPAT
Puit de jour pyramidalPuit de jour pyramidal
Ls
Ws
H
Wo
Lo
Fin
Fout
€
ηpuit = Fso 1+(Ao − AsFso)
(1− ρ w (1−Ao
Aw
(1−As
Aw
Fso) −As
Aw
(1− Fso))
⎧
⎨ ⎪ ⎪
⎩ ⎪ ⎪
⎫
⎬ ⎪ ⎪
⎭ ⎪ ⎪
L'efficacité d’un puit de jour en pyramide tronquée est supérieure à celle d’un puit rectangulaire
Facteur de forme
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SIPSIPCPATCPAT
Stratégies d’économie d’énergieStratégies d’économie d’énergiegrâce à l’éclairement naturelgrâce à l’éclairement naturel
Niveau àmaintenir
Eclairement naturel
Eclairement artificiel
Niv
ea
u (
%)
Eclairement naturel Eclairement artificiel
Eclairement total
0 % 50 % 100 %
Modulation
Temporelle
Spatiale
201816141210864
Heure dans la journée
JFMAMJJASOND
E > 5000 lx(Paris)
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ExemplesExemples
Institut du Monde Arabe (Paris)
Gymnase (Nicolas Michelin)
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ExemplesExemples
Un projet de l’architecte Jean Nouvel