Qualité de la lumière

Signalons que l’homme contemporain passe la plupart de son temps dans les espaces intérieurs. Selon plusieurs études antérieures Hopkinson, Petherbridge et Longmore (1966);

Plympton, Conway et Epstein (2000); Nazzal (2005); Kim, Kim et Kim (2011), les gens préfèrent la lumière naturelle comme source principale de l’éclairage dans les espaces de vie et de travail. Cela implique de grands avantages pour la santé, le bien-être des occupants, en impliquant des aspects perceptifs, physiologiques, psychologiques et économiques, comme le soutiennent Cantin et Dubois, (2011) et Sapia (2013).

D’autre part, et d’après Carlucci, Causone, et al. (2015), la lumière naturelle est généralement préférée pour plusieurs raisons :

Chapitre 2 : Lumière naturelle et confort lumineux

 Elle améliore la satisfaction des travailleurs et donc aussi leur productivité (Nazzal 2005).

 Elle permet une meilleure qualité lumineuse en termes de la propriété du rendu de couleurs (Sapia 2013).

 Elle se caractérise par l'évolution de l'intensité, de la direction et même de la couleur, ainsi que les caractéristiques de la lumière naturelle relient les personnes aux heures du jour (diurne) (Kim, Kim et Kim 2011).

 Son utilisation permettrait de réduire la consommation électrique de l'éclairage artificiel (Cantin et Dubois 2011 ; Bellia et al. 2008).

 La lumière artificielle n'est pas capable de reproduire ni le spectre, ni la variabilité instantanée de la lumière du jour (McColl et Veitch 2001).

Finalement, il faut noter que plusieurs indices dévaluation de la qualité de la lumière naturelle ont été développés par les chercheurs de ce domaine, nous allons les traiter dans le présent chapitre.

Œil et vision

Selon Floru (1996), le champ visuel est l’espace pécu en situation immobile de la tête et des yeux et il détermine la capacité de localisé les stimuli visuels dans un espace donnée (Floru 1996). De son côté, Narboni (2006) assure que le champ visuel peut être défini comme :

« une étendue angulaire des directions de l’espace dans laquelle un objet peut être perçu lorsque la tête est immobile, il est défini par portée verticale de l’œil (140°) et le champ horizontal de vison (180°) » (Narboni 2006). De même, Floru (1996) montre également que les obstacles anatomiques (nez, orbite) limitent le champ visuel de l’occupant , sachant que le camp visuel monoculaire s’étend entre de point central de fixation et le point 90° du côté extérieure (temporal), le 60° intérieur (nasal), 70° inférieurs et 50° supérieurs.

En vision binoculaire typique du champ de vision, les deux champs dans le coté central provoque un recouvrement partiel (Floru 1996), comme la montre la figure 2_5, où Demers (1998) avence que :

 Le point (a) c’est la vision fovéale (représenté par la couleur noire).

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 La zone (b) c’est la surface de vue simultanément par les deux yeux (représenté par en gris foncé).

 La zone (c) c’est la surface de vue par l’œil gauche seulement (représenté par en gris clair).

 La zone (d) c’est la surface de vue par l’œil droite seulement. (Demers 1998)

Tandis que la zone représentée par la couleur blanche dans la figure 2_5 est la zone masquée par les deux yeux (Fontoynont, Perraudeau et Avouac 2011).

Figure 2–5: Vision binoculaire typique du champ de vision (Demers 1998)

Le diamètre angulaire du champ visuel binoculaire est d’environ 180° à l’horizontale et d'environ 120° en situation verticale (Floru 1996), comme la montre la figure 2_6. La figure 2_6, présenté par Demers (1998) illustre également que le champ visuel fonctionne comme suit :

 (a) c’est la vision fovéale, une zone de vision distincte et nette qui s'élargit du point de fixation à 5° ;

 (b) c’est le champ de proximité, défini comme une zone moyenne avec un angle de vision de 5° à 30°, où les objets ne sont pas nets, mais sont remarqués lorsqu'ils sont très contrastés ;

 (c) c’est le champ du périmètre, qu’on peut le décrire comme une zone externe avec un angle de vision de 30° à 70°, où l'œil ne distingue que les objets mouvementés.

(Demers 1998)

Chapitre 2 : Lumière naturelle et confort lumineux

Figure 2–6: Champ du vision: (a); (b); (c) (Demers 1998)

Indices d’évaluation du confort lumineux

De nos jours, la pratique du design repose toujours sur le facteur de lumière du jour (FLJ/DF) en tant qu'indicateur de performance à la lumière naturelle d'un espace bâti, comme le certifie (Waldram 1950). Néanmoins, plusieurs études récentes ont mis en évidence sa faiblesse, citant à titre d’exemple l’étude de Reinhart, Mardaljevic et Rogers (2006), l’étude de Nabil et Mardaljevic (2006), et celle de Bellia, Pedace et Barbato (2014). Par conséquent, d'autres indicateurs de performance ont été proposés, tels que l’éclairement naturel utile (UDI) (Nabil et Mardaljevic, 2005, 2006), l'autonomie de jour (DA) de Reinhart et Walkenhorst (2001), et l’indice de Rogers (2006) l'autonomie continue (DAcon).

Bien qu'un certain nombre d'examens sur les indices du confort lumineux soient disponibles dans la littérature Guo et Houser (2004); Reinhart, Mardaljevic et Rogers (2006);

Bellia et al. (2008); Reinhart et Wienold (2011), aucun indice porte sur les quatre facteurs impliqués dans le confort lumineux, comme l’indiquent Carlucci, Causone, et al. (2015). Ces indicateurs permettent de prédire facilement les performances d'un environnement en termes de lumière naturelle, mais ils ne sont pas si répandus parmi la communauté des concepteurs et tous les logiciels ne les estiment pas automatiquement, comme le soulignent Galasiu et Reinhart (2008). À ce sujet, Reinhart et Fitz (2006) et Galasiu et Reinhart (2008) assurent que jusqu'à présent, seulement le logiciel Radiance qui permet de les calculer facilement (Bellia, Pedace et Barbato 2014). Par ailleurs, le logiciel Daysim est considéré également comme un logiciel pionnier pour calculer ces indices.

Chapitre 2 : Lumière naturelle et confort lumineux

Ces indices peuvent être calculés après une simulation dynamique de la lumière du jour qui s'étend habituellement sur une année entière. Les simulations dynamiques se composent de différentes étapes de calcul, sachant que la première est la définition des conditions lumineuses externes qui caractérisent l'emplacement de conception et qui correspondent à chaque heure de l'année (Bellia, Pedace et Fragliasso 2015). En fait, le logiciel utilisé pour les simulations dynamiques de lumière du jour peut calculer ces conditions lumineuses en convertissant les valeurs globales et diffuse l'irradiation contenue dans les fichiers de données météorologiques et généré une distribution de la luminance du ciel au moyen d'un modèle de ciel, comme le déclare Mardaljevic (2000). De ce qui précède, on peut déduire qu’un fichier météorologique est nécessaire pour effectuer ce type d'analyse (Mardaljevic 2006). Le tableau 2_1 montre le développement historique des indices liés au confort lumineux.

source Indice

/ Éclairement (EP)

/ Luminance (L)

/ Ratio de la luminance

(Petherbridge et Hopkinson 1950) Indice d’éblouissement britannique (BGI) (Walsh 1951) Facteur de la lumière du jour (FLJ/DF)

(Guth 1963) Probabilité du confort visuel (VCP)

(Judd 1967) Indice de flatterie (Rf)

(Thornton 1972) Indice de la discrimination de la couleur (Thornton 1974) Indice de préférences de la couleur

(DIN5035 1979) Uniformité de l’éclairement (UO) (Einhorn 1979) Indice de CIE de l’éblouissement (CGI) (Chauvel et al. 1982) Indice de l’éblouissement d’inconfort (DGI)

(Xu 1983) Capacité du rendu de la couleur

(Pointer 1986) Indice de rendu de la couleur de Pointer (CIE17 1987) Indice de rendu de couleurs (CRI ou Ra)

(Meyer, Francioli et Rey, 1993) Indice J

(CIE17 1995) Évaluation de l’éblouissement unifié (UGR) Unified Glare Rating

(Tokura, Iwata et Shukuya 1996) Vote prévisible de la sensation de l'éblouissement (PGSV) (Hashimoto, Yano et Nayatani 2000) Indice de la sensation du contraste

(Reinhart et Walkenhorst 2001) Autonomie de la lumière du jour (DA) Daylight Autonomy

(CIE146/147, 2002) Évaluation de l'éblouissement unifié pour les petites sources lumineuses

(CIE146/147, 2002) Évaluation d’éblouissement de la chambre géniale (GGR) Great-room Glare Rating

(Nazzal 2005) Nouvel indice de l’éblouissement d’inconfort (DGIN) (Wienold et Christoffersen 2005) Probabilité de l'éblouissement d’inconfort (DGP)

Chapitre 2 : Lumière naturelle et confort lumineux

(Nabil et Mardaljevic 2006) Éclairement naturel utile (UDI) Useful Daylight Illuminance

(Rogers 2006) Autonomie de la lumière du jour continue (DACON) Continuous Daylight Autonomy

(Wienold 2007) La probabilité d'éblouissement simplifié de Wienold (DGPS)

(Hviid, Nielsen et Svendsen 2008) La simplification de la probabilité de l’éblouissement d’inconfort de Hviid (DGPS)

Hviid’s simplification of the Discomfort Glare Probability (Wienold 2009) Amélioration de Probabilité d’éblouissement d'inconfort

simplifié (eDGPs) (Davis et Ohno 2010) Échelle de la qualité de la couleur (Sicurella, Evola et Wurtz 2012) Fréquence du confort visuel (FVC) (Sicurella, Evola et Wurtz 2012) Intensité d'inconfort visuel (IVD)

(IES 2012) Autonomie de la lumière du jour spatiale (sDA)

Tableau 2–1: Développement historique des indices liés au confort (Carlucci, Causone, et al.

2015)