L’éclairage naturel et l’ambiance lumineuse dans les bâtiments méditerranéens: cas des établissements d’enseignement supérieur

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mohamed Seddik BENYAHIA – Jijel Faculté des

Sciences et de la Technologie Département d’Architecture

Mémoire présenté pour l’obtention du diplôme de :

MASTER ACADEMIQUE

Filière :

Spécialité :

ARCHITECTURE ET ENVIRONNEMENT URBAIN

Présenté par :

M^lles : BENDJEDDOU Sana BOULEMZAOUAD Asma

TIFRATEN Wahiba

Date de la soutenance : 19/10/2017.

Composition du jury :

Mr NEDJAR Fateh. Enseignant au département d’architecture de Jijel, Président du jury.

Mme BOULFANI Warda. Enseignante au département d’architecture de Jijel,Directrice de mémoire.

Mr. GRIMES Saïd. Enseignant au département d’architecture de Jijel, Membre du jury.

TITRE

L’ECLAIRAGE NATUREL ET L’AMBIANCE LUMINEUSE DANS LES BATIMENTS MEDITERRANEENS

Cas des établissements d’enseignement supérieur.

Année Universitaire 2016-2017

REMERCIEMENTS

_T out d’abord, nous remercions le bon dieu le tout puissant pour son aide et pour nous avoir guidé pour mener à bien ce travail.

Nous remercions nos très chers parents pour leurs soutiens et leurs patiences.

Nous remercions tout particulièrement notre encadreur ‘’Mme BOULFANI Warda’’ qui a accepté de diriger ce travail sans hésitation aucune. Ses conseils avisés, ses observations pertinentes, ses critiques toujours constructifs, de même que sa patience et sa gentillesse ont facilité la relation de travail et beaucoup contribué à la réalisation de ce mémoire.

Nous présentons également nos remerciements aux membres de jury qui ont accepté de participer à l'évaluation de notre travail.

Notre profonde gratitude s'adresse aux services techniques de la commune d’El-Aouana, pour leur aide, et l’accueil chaleureux .

Nous ne manquerons pas l’occasion aussi de remercier chaleureusement nos familles, et tous ceux qui nous ont aidé de près ou de loin lors de l’élaboration de ce travail.

Asma, Sana et Wahiba

Je dédie ce lapidaire travail :

A mon chère père «Abdellah » qui a sacrifié toute sa vie afin de me voir devenir ce que je suis, A ma mère « Houria » que j’aime aussi et qu’elle m’a tellement

soutenu par sa présence permanente et réconfortante.

A ma très chère grande mère ‘’Zineb’’ et à la mémoire de ma grande mère‘’Aicha’’.

A mes très chers frères : « Mohamed, Chemesseddine, Aimen et Mehdi ».

A ma seule sœur « Israa ».

A mes oncles : Abdelhak, Chaabane et Azzedine, Bilel, Samir et Rachid, ainsi que leurs enfants.

A mes tantes Abla et Nassima, Leyla, Wenassa et El -Aldja et leurs enfants.

A toute la famille BENDJEDDOU et BENCHEIKH sans exception.

A mes amies : Nesrine, Afef, Naima, Imen, Faten, wissem, Dehbia, Radia, Saida, Hala, Khawla, Asma, Amira, Boutheina, Asma, Nassima, Asma,

Wahiba et Zineb

A mon trinôme : Asma et Wahiba

A tous mes collègues du département d’architecture surtout la promotion 2012.

Ainsi un grand remerciement à mon encadreur :

" Mme : BOULFANI Warda" et tous les enseignants du département d'architecture surtout à mes profs Pr : BOUCHAIR Ammar, Mr : HALOUFI Ouahid, Melle : BOUCHAFRA Hassina et " Melle : Khalfaallah Shahrazade"

" A tous ceux que j’aime "

’’ Sana _‘’

Dédicaces

Je dédie ce modeste travail : À ma Grand-mère

À ma mère Fatima et mon père Mouloud À mes Beaux-parents

À mon fiancé Hicham À ma tant Bahia

À mes oncles Boularass, Jamal et Zahi À mon oncle Riad et sa fiancée Soumia

À mes sœurs Khaoula, Iman et Amel À mes frères Ahmed et Bouzid

À mes belles sœurs fadila, Hoda, warda, souhila et Nada À mes beau frére Housin, Hakim et Toufik

À mes amies Wahiba, Amel, Awatif et Sana À mon amie Soumia Chekiro et son mari Omar

À mon trinôme wahiba et Sana À mes collègues en architecture

Aux petits enfants :

Wassim, Taym, Tamim et ma chère Baylasan À la famille Boulemzaoud, Kerout et Marouf

‘’ Asma ‘’

Je dédie ce modeste travail :

À ma mère Sabiha et mon père Allaoua À mes sœurs Nadjoua et Nadia

À ma tante Samira et Djamila

À mes oncles Omar, Abdelhak , Nassreddine et Hakim À mes cousines Hadda, Fadila, Zahra, Soumia et Karima

À mes amies Asma, Awatif, Amel, Sana, Soulaf, Amira, Khawla, Fadia, Ibtissam, Hayet, Wafa et Badia

À mon amie Soumia Chekiro et son mari Omar

À mon trinôme Asma et Sana À la famille Tifraten et Kerour

‘’ Wahiba ’’

Dédicaces

I

CHAPITRE 01: INTRODUCTION

CHAPITRE 02: LES NOTIONS D’ECLAIRAGE NATUREL Dédicaces et Remerciements.

Table des Matières……….………….I Liste des figures ……….VII Liste des Tableaux ………..………...………….IX Nomenclature ………..………...…...X

Introduction……….………...01

Motivation de choix de thème………...…………....03

Motivation de choix du site………..………03

Structure du mémoire………...04

Problématique………...………....05

Hypothèses de recherche………..……….07

Objectifs de recherche………..……..…………..07

Méthodologie de mémoire………08

I.Introduction ………...…………..………...09

II. Définition ………...………...09

III. Eclairage naturel………..……….…...09

III.1. Définition………...09

III.2. Sources de l’éclairage naturel………...10

III.2.1 Sources lumineuses diurnes directes………...10

III.2.1.1 Sources primaire………...10

III.2.1.2 Sources secondaires………...11

III.2.2 Sources lumineuses diurnes indirectes ………..……...….11

III.3. Types d’éclairage naturel……….……...……..………...12

III.3.1. L’éclairage zénithal.………..………….…..………..……...12

II

III.3.1.1 Dispositifs d’éclairage zénithal direct………...12

 Les tabatières (Skylights) ………...…12

 Les dômes………...13

 Les verrières………...13

III.3.1.2. Systèmes d’éclairage zénithal indirect………...………...14

 Toitures en dents de scie (sheds) ………...14

 Lanterneaux………...14

 Puits de jour………...14

 Conduits de lumière(Pipes)………...…………15

II.3.2. Eclairage latéral………...15

II.3.2.1. Types d’éclairage latéral .………...……….16

 Eclairage unilatéral………...…...………...16

 Eclairage bilatéral………...…………16

VI. Paramètres influant l’éclairage naturel……….………16

VI.1. Paramètres relatifs à l’environnement ………..………...………..16

 La latitude………...………...….17

 La saison ………...………...17

 L’heure ………...……….…..….17

 Les types de ciels………..………..18

 Le site ………...………..…18

VI .2. Paramètres relatifs au bâtiment………...19

 Les ouvertures (dimensions/orientations)………...19

 Le local (dimension, profondeur, couleur)…………...………..19

V. Les grandeurs photométriques………..………....19

V.1. Le flux lumineux………...…...………....20

V.2. L’intensité lumineuse………...………...20

V.3. L’efficacité lumineuse………...………...20

V.4. L’éclairement………...20

V.5. La luminance………..………..21

V.6. Facteur de lumière du jour………..……….…21

Conclusion………...….22

III

CHAPITRE 03: L’AMBIANCE LUMINEUSE ET LE CONFORT VISUEL

I.Introduction………...………..……...23

II. Définitions d’ambiance……….………..………...23

III. Définition d’ambiance lumineuse………....23

III.1 Les composants de l’ambiance lumineuse………....…....23

III.2. Les effets d’ambiances………...…….24

III.2.1. Le filtrage………...………....24

III.2.2. La découpe………...24

III.2.3. Le cadrage………...24

III.2.4. Clairière………....…..25

III.2.5. Contre-jour……….25

III.2.6. Second-jour………....25

III.2.7. Coupure avec l’extérieur………....25

III.2.8. Effet d’extérieur………..25

III.2.9.Eblouissement ………..…..26

III.2.10. Eclairement contrasté ………..26

III.2.11.Effet de la matière……….26

III.2.12. Effet de la transparence………....26

III.2.13. Eclairement indirect ………..…...27

III.2.14. Eclairement homogène ………....…....27

III.2.15. Eclairement en fond de pièce……….………..27

III.2.16. Jeux de taches solaire………...28

III.2.17. Ensoleillement direct ………..….28

III.2.18. Protection solaire……….….…28

IV. Les types d’ambiance lumineuse……….…28

IV.1. La pénombre ………...28

IV.2. L’ambiance luminescente……….……….28

IV.3. L’ambiance inondée………...…....29

V. Les paramètres influençant une ambiance lumineuse……….………...29

V.1. Le rapport avec l’espace……….…...29

V.2. Le rapport avec la forme et la dimension de la pièce………..…....30

V.3. Le rapport avec la structure……….……30

IV

CHAPITRE 04:

LES BATIMENTS MEDITERRANEENNES

V.4. Effet des matériaux………..………30

V.5. Effet des couleurs………..………..31

VI. Définition de confort visuel………..………31

VI.1. Les critères du confort visuel……….32

VI.2. Paramètres du confort visuel……….31

VI.2.1. Paramètres physiques………...32

VI.2.2. Caractéristiques propres à l’environnement……….………32

VI.2.3. Caractéristiques propres à la tache visuelle à accomplir………..…………....33

VI.2.4. Facteurs physiologiques ………..33

VI.2.4.1. La perception visuelle. ………...33

VI.2.4.2. Le champ visuel...……….…………..34

VII.3. Les caractéristiques de base du confort visuel………..34

VII.3.1. Rendement des couleurs ………...34

VII.3.2. Un bon niveau d’éclairement………..35

VII.3.3. Répartition lumineuse uniforme………..……35

VII.3.4. Les ombres gênantes………....36

VII.3.5. La relation au monde extérieur………....36

VII.3.6. L’éblouissement………...…37

VII.3.6.1.Les types de l’éblouissement………...37

A. L’éblouissement direct ………..37

 L’éblouissementd’inconfort………...38

 L’éblouissement perturbateur………...…….38

B. L ‘éblouissement indirect……….….38

 L’éblouissement par réflexion……….38

 L’éblouissement de voile………....38

VII.3.6.2. Les sources d’éblouissements ………...38

Conclusion ……….………….….39

I .Introduction………...40

^II. Généralités sur la zone méditerranéenne ………...……….……...…...40

I.1 II.1. Bassin méditerranéen………....………..………....………...40

II.2. Le climat méditerranéen ……….………...40

V

 L’hiver………...41

II.2.2. Précipitations………...41

II.2.3. Les vents………...41

III. L’architecture méditerranéenne……….……...…42

III.1. Principes de conception dans l’architecture traditionnelle………...42

III.1.1. Le choix des matériaux………...43

III.1.2. Implantation………...…...43

III.1.3. Organisation intérieure……….………...43

 Fonction climatique du patio………...43

III.1.4. Les ouvertures……….…………...44

III.2.. L’architecture d’aujourd’hui………...45

III.2.1. Les ouvertures sur l'extérieur ………...45

III.2.2. La terrasse, le patio………...…46

III.2.3. La piscine………...…46

IV. L’éclairage naturel dans les bâtiments méditerranéens ………...46

IV.1. Dans l’architecture traditionnelle………..…...46

IV .2. Dans l’architecture contemporaine……….………….48

V. L’ENSEIGNEMENTSUPERIEUR………50

Introduction……….…..50

V.1. Définitions et généralités………...…………....50

V.1.1. L’enseignement………..…….…...50

V.1.2. L’enseignement supérieur………..…………..………..50

II.2. Les établissements de l’enseignement supérieur ………..………...…50

IV.2.1. L’institut………..……….…………50

IV.2.2. La faculté ………..……….……...51

IV.2.3. Le département ………..……….……..51

IV.2.4. L’école ………..………..51

IV.3. Enseignement d’architecture………..51

IV.3.1. Définitions de l’architecture ………..………..51

IV.3.2. L’institut de l’architecture………..………....52

IV.3.3. L’école de l’architecture………..………...52

 La structure d’une école d’architecture………...…………...52

VI

 L’éclairage dans les écoles d’architectures………..53

Conclusion………....54

Conclusion………...55

Références bibliographiques………….……….58

Annexes………64 Résumé

Abstract صخلم

VII

LISTE DES FIGURES

CHAPITRE 02 :

Figure 2.1: Sources lumineuses diurnes ---10

Figure 2.2:Rayonnement visible direct --- 11

Figure 2.3: Critères d’uniformité pour les tabatières --- 13

Figure 2.4: Dispositifs d’éclairage zénithal direct --- 13

Figure 2.5: Eclairage zénithal par les sheds--- 13

Figure 2.6: Types de lanterneaux ---14

Figure 2.7: puit de jour --- 15

Figure 2.8: Composants d’un conduit de lumière ---15

Figure 2.9: Exemple d’éclairage unilatéral --- 16

Figure 2.10: Exemple d’éclairage bilatéral --- 16

Figure 2.11 : L’éclairement sur trois latitudes --- 17

Figure 2.12 : Schéma représentant la course du soleil en hiver et en été --- 18

Figure 2.13: L’incidence de la lumière naturelle selon la position du soleil --- 18

Figure 2.14: Les différents types de ciels --- 18

Figure 2.15: Eclairement, luminance, flux lumineux --- 21

Figure 2.16: Schéma montrant le calcul du Facteur de Lumière du Jour(FLJ) --- 22

CHAPITRE 03 : Figure 3.1 : Effet de clairière --- 25

Figure 3.2: Second-jour --- 25

Figure 3.3: A droite: Effet d’extérieur, A gauche: Coupure avec l’extérieur --- 26

Figure 3.4: Eclairement contrasté --- 27

Figure 3.5: A droite : Eclairement homogène, A gauche : Eclairement indirect --- 27

Figure 3.6: Eclairement en fond de pièce --- 27

Figure 3.7: A droite : Protection solaire, A gauche : Ensoleillement direct --- 28

Figure 3.8 : Exigences du confort visuel en fonction de la tache visuelle --- 33

Figure 3.9 : Le mécanisme de la vision --- -34

Figure 3.10: Le champ visuel---34

Figure 3.11 : Répartition lumineuse uniforme --- 36

Figure 3.12: Angle d’éblouissement --- 37

Figure 3.13: A droite: Eblouissement direct, A gauche: éblouissement indirect --- 38

CHAPITRE 04 : Figure 4.1: Carte géographique du bassin méditerranéen --- 40

Figure 4.2: Carte des grandes empires du bassin méditerranéen --- 42

Figure 4.3:Carte des climats du monde --- 42

Figure 4.4: Diagramme de température et précipitations --- 42

Figure 4.5: : La rose des vents sur la méditerranée --- 44

VIII

Figure 4.6: : La fonction climatique du patio --- 44

Figure 4.7: La terrasse comme espace polyvalent--- 45

Figure 4.8: Façade extérieure (casbah). --- 48

Figure 4.9:Les différentes positions du patio par rapport à la masse --- 48

Figure 4.10: Le patio et les espaces intermédiaires dans l’architecture arabo-musulmane --- 48

Figure 4.11 : Eclairer l’intérieur par un patio --- 48

Figure 4.12: L’atrium dans le cas d’un puit de lumière --- 49

Figure 4.13 : La modification de la distribution lumineuse en fonction de l’inclinaison des parois d’un atrium --- 48

Figure 4.14: A droite : Les Sheds, A gauche : Les Lanterneaux --- 49

Figure 4.15: Les Tabatières --- -49

Figure 4.16: Les établissements d’enseignement supérieur --- 51

Figure 4.17: La structure d’une école d’architecture --- 52

Figure 4.18: Le Second-Jour --- 53

ANNEXES : Annexe A.1:Performance lumineuse des ouvertures latérales en fonction de leur position ---- 64

Annexe A.2:Performance lumineuse des ouvertures latérales avec: angle d’obstruction=0° angle d’obstruction=45° --- 66

Annexe A.3:Angle d’exposition au ciel --- 67

Annexe B.1:les formes en plan et la coupe des amphithéâtres --- 68

Annexe B.2:Dispositions variables des sièges dans les salles de TD --- 69

Annexe B.3:Poste de travail dans une salle de dessin --- 69

Annexe B.4:Appareil à dessiner debout --- 69

Annexe B.5:Bureau de dessin --- 70

Annexe B.6:plan d’un poste de travail --- 70

Annexe B.7:Laboratoire d’enseignement et de travaux pratiques --- 70

Annexe B.8: Salle de lecture --- 71

Annexe B.9:Critique des orientations du bâtiment scolaire typique --- 73

LISTE DES PHOTOS

CHAPITRE 03 : Photo 3.1 : Filtrage de la lumière --- 24

Photo 3.2 : Effet de la découpe --- 24

Photo 3.5 : Eblouissement --- 26

Photo 3.6 : Effet de matière --- 27

Photo 3.7 : Effet de transparence --- 27

Photo 3.8 : Jeux de taches solaires --- 28

IX

Photo 3.9 : Pénombre utilisant la végétation --- 29

Photo 3.10: L’ambiance luminescente --- 29

Photo 3.11 : Une ambiance lumineuse inondée --- 29

Photo 3.12 : Un éclairage déterminant la forme d’une chambre --- 31

Photo 3.13 : Eglise de la lumière conçue par Tadao Ando construite en 1989 --- 31

Photo 3.14 : Une ambiance lumineuse inondée --- 31

Photo 3.15 : à droite : Pièce avec couleur froide, à gauche : Pièce avec couleur chaude ---31

Photo 3.16 : L’évolution du spectre lumineux de la lumière naturelle modifie l’aspect d’un bâtiment --- 35

Photo 3.17 : Le niveau d’éclairement selon l’usage(bibliothèque) ---36

Photo 3.18 : L’ombre gênant sur le plan de travail --- 37

Photo 3.19 : La vue vers l’extérieur--- 37

CHAPITRE 04 : Photo 4.1 : La patio comme espace central avec végétation et de l’eau au centre --- 44

Photo 4.2 : Revêtement en chaux --- 44

Photo 4.3 : Les moucharabiehs arabo-musulman pour tamiser la lumière forte --- 45

Photo 4.4 : Ouverture sur l’extérieur --- 45

Photo 4.5 : Le patio élément de l’architecture traditionnelle --- 46

Photo 4.6 : Le piscine ou l’eau --- 46

Photo 4.7 : L’atrium éclairant la bibliothèque --- 53

Photo 4.8 : Les salles de classes --- 53

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2.2.: Les valeurs typiques de facteur de lumière du jour(FLJ)---22

ANNEXES Annexe B.1:Niveaux d’éclairement en service exigés dans les salles de cours par le Ministère de L’Education Nationale Française ---73

Annexe B.2: Facteurs de réflexion recommandés par le Ministère de l’Education Nationale Française --- 75

Annexe B.3:Les Facteurs de réflexion de quelques matériaux --- 75

Annexe B.4:Température de couleur --- 76

X

NOMENCLATURE :

FLJ : Facteur de Lumière du Jour.

Φ : Flux lumineux (lm).

I : Intensité lumineuse(Cd).

Cd :Candela.

Sr : Stéradian.

η : L’efficacité lumineuse (lm/W).

P : La puissance (W). Lx : Lux.

Hz : Hertz.

E : L’éclairement (lx).

L : La luminance (Cd/m²).

m² : mètre carré.

m : mètre.

Cm : centimètre.

Mm : millimètre.

SSI : Solar Shadow Index.

EN : Norme Européenne Iu : Indice d’uniformité.

Emin : l'éclairement minimum.

Emoy : l'éclairement moyen.

CIE : Comité Internationale de l’Eclairage.

IRC : l’Indice de Rendu des Couleurs.

K : Kelvin.

A.F.E : l’Association Française de l’Eclairage.

B.R.E: British Research Establishment.

W : Surface nette du vitrage des ouvertures.

DF : Facteur de lumière du jour moyen désiré.

A : Aire totale de toutes les surfaces intérieures du local, y compris celle des ouvertures.

R : Facteur de réflexion moyen des surfaces intérieures du local (plafond, plancher et murs avec les ouvertures).

T : Facteur de transmission lumineuse du vitrage.

q : Angle du ciel visible depuis l ’ouverture, exprimé en degrés.

CHAPITRE 01 :

A

1

Chapitre 01

« L’architecture est le jeu savant, correct et magnifique des formes et des volumes sous la lumière… »Le Corbusier.

I. Introduction :

Le soleil est une source d’énergie inépuisable. Tout au long de l’histoire de l’humanité, cette source a été utilisée pour différentes tâches : chauffage, éclairage, séchage des produits agricoles…etc. De nos jours et à une échelle mondiale, un grand intérêt est porté à cette source naturelle d’énergie. Dans le domaine de l’urbanisme et de l’architecture, cette source a souvent été exploitée de manière passive.¹

L’idée d’exploiter la lumière naturelle pour éclairer les espaces intérieurs n’est pas à proprement parler nouvelle. Les techniques léguées par les civilisations antérieures à notre ère et allant de l’échelle urbaine jusqu’au détail constructif en sont un témoignage. Cependant, chaque époque à ses propres besoins et solutions. Ceci dit, les techniques traditionnelles, en plus des acquis contemporains, demeurent toujours des références valables.

Le fait d’éclairer naturellement un bâtiment est plus qu'une solution technique à un problème d'efficacité énergétique ou bien même qu'une solution esthétique d’intégration à l'architecture.

(TAREB, 2005). Dans le processus de la conception, la lumière représente une dimension très importante de l’architecture du point de vue perception de l’espace : la lumière interprète l’espace, le rend perceptible, le rend pratique et révèle en lui d’autres limites en l’occurrence celles immatérielles.

Dans l'architecture contemporaine, on constate un usage exagéré de systèmes artificiels, et la conceptualisation d'une architecture de géométrie vitrée avec l'usage de murs rideaux qui, paradoxalement, au lieu de faciliter la communication avec l'extérieur créent des barrières infranchissables. On arrive ainsi à un point où l'ambiance intérieure théoriquement contrôlée devient plus inconfortable que l'extérieur : une architecture qui fonctionne moins bien que le climat. (TAREB, 2005).

L’introduction de la notion d’ambiance lumineuse dans le discours scientifique a été faite il y a une trentaine d’année. Elle est apparue à l’instar des autres domaines de la recherche architecturale, liés à la qualité environnementale du cadre bâti. Une des premières structures de la recherche en France dans ce domaine, est le laboratoire de recherche CERMA de Nantes, fondé en 1971 par le Professeur Jean-Pierre Péneau. La théorisation du concept (construction du

1 BELAKEHAL. A, K. TABET AOUL,L’éclairage naturel dans le bâtiment. Référence aux milieux arides à climat chaud et sec.Courrierdu Savoir – N°04, Biskra, Université Mohamed Khider, Juin 2003, p1.

2

contenu), et l’élaboration de méthodes d’intégration des facteurs «

processus de conception des projets architecturaux et urbains, figurent parmi les axes développés.

Au cours des années 80, d’autres équipes et laboratoires ont rejoint ce champ d’étude, comme le Centre de Recherche sur l’espace sonore et l’environnement urbain de l’école Nationale Supérieure d’architecture de Grenoble et le CRESSON. En 1992, le Centre National français de la Recherche Scientifique a créé une Unité Mixte de Recherche multi-sites sur les ambiances architecturales et urbaines.²

Le besoin en lumière est de deux genres ; qualitatif et quantitatif. Le qualitatif exprime le besoin de satisfaire l'usager sur le plan émotionnel pour mieux dire sensationnel, d’où les concepteurs essayent depuis le lobe du temps de donner différentes interprétations. Quant au quantitatif qu'est ''relatif aux études d'évaluation des gisements lumineux, de la disponibilité de la lumière naturelle, des méthodes de prédiction des quantités de lumière à l'intérieur des espaces". Les recherches qualitatives de la lumière naturelle se penchent sur les perceptions, les comportements comme réactions des usagers (Belakehal A, 2007)³.

Le confort visuel ne peut être obtenu qu’après une bonne conception architecturale, à cela s’ajoute la bonne intégration des matériaux qui répond aux critères de réflexion, de transparence, etc. La présence de la lumière naturelle est indispensable, particulièrement pour assurer le confort visuel des occupants. Et ce en s’appuyant sur plusieurs facteurs qui ont des conséquences sur le plan physiologique et psychologique des individus. De nombreux architectes redécouvrent les possibilités formelles de la lumière aussi bien naturelle qu’artificielle, de jour et de nuit .Cette réflexion plus complète du vécu d’un espace sous toutes ses lumières, au fil du temps et des rythmes saisonniers, promet une intégration plus humaine et sensible de ce concept à l’architecture.⁴

La construction en milieu méditerranéen exige le respect des particularités liées au climat tempéré, caractérisé par des étés chauds et secs, et des hivers doux et humides. L'adaptation à cette climatologie particulière détermine pour beaucoup les caractéristiques physiques des bâtiments. Cette problématique n'est pas nouvelle, puisque l'architecture vernaculaire rurale ou citadine est issue de règles bioclimatiques ancestrales basées sur la meilleure réponse possible

2 BOUDOUKHA, Ayoub. « Analyse de la Symbiose environnement lumineux et qualité architecturale dans le secteur résidentiel » [En ligne]. Mémoire de magister, Biskra, Université Mohamed Khider (juin 2015), p53.

3 ML BENFERHAT, La lumière symbolique dans les mosquées_ cas du m’Zâb, université de Biskra ( 2010), p7.

4 SARAOUI, Salma. « A la recherche d’une topologie lumineuse de l’espace architecturale ». Cas des musés, mémoire de magister, Biskra, Université Mohamed Khider (juin 2012), p1.

A

3

Chapitre 01

aux contraintes de site. À savoir : l'insertion harmonieuse de l'édifice dans le terrain, (masques, végétation, etc.), la disposition des pièces, l'orientation maîtrisée des ouvertures, la protection ou non face aux éléments (vent, soleil, précipitations), la ventilation naturelle, l'emploi de matériaux locaux (bois, pierre), etc.

Les établissements d’enseignement supérieur connaissent actuellement, un contexte évolutif et contraint. Face à ces nouveaux défis, ces nouvelles missions, de nouveaux enjeux émergent, allant de la reconnaissance à la pérennité même de ces établissements, faire des recherches sur l’éclairage dans le milieu éducatif et le considérer comme un paramètre fondamental, à l’intérieur de ce type d’établissement dans le mécanisme du confort environnemental, nécessite la notion d’ambiance lumineuse et son rôle effectif dans le confort visuel chez l’étudiant.

En Algérie, le secteur d’enseignement supérieur connait beaucoup de problèmes dans plusieurs cotés (l’architecture, l’insuffisance de places pédagogiques, infrastructures...Etc.), dont l’éclairage est un aspect important sur le plan quantitatif et surtout qualitatif qui influe directement sur le confort psycho-spatial des étudiants.

Dans les établissements d’enseignement, la combinaison judicieuse d’éclairage artificiel et naturel à l’aide de systèmes de commande intelligents joue un rôle essentiel. Comme la disposition des tables varie fréquemment, l’éclairage des salles de classe doit être homogène et garantir de conditions d’apprentissage optimales dans toutes les situations.

II. Motivation de choix de thème :

Notre choix du thème est porté sur un sujet d’actualité qui est « l’éclairage naturel et l’ambiance lumineuse dans les bâtiments méditerranéens : cas des établissements d’enseignement supérieur ». Dans les dernières années un grand intérêt est porté à son importance dans de nombreux cotés.

Ce choix est justifié par :

 En tant qu’étudiantes en architecture à l’université de Jijel, on a toujours remarqué une certaine négligence du confort visuel malgré l’importance de la qualité lumineuse dans le travail d’un étudiant en architecture

 La question de maitrise de l’éclairage dans le processus de conception architecturale est un sujet d’actualité qui mène les architectes à penser sérieusement à prendre en considération.

 Le bassin méditerranéen est un contexte spécifique par son climat, sa culture et son architecture.

4

d’architecture indépendante pour diminuée la pression sur l’université de Jijel.

 Cette filière est particulière et elle demande des espaces aussi spécifiques.

III. Motivation de choix du site :

El-Aouana est la future zone d’extension de la commune de Jijel grâce aux richesses et potentialités qu’elle présente.

Ce choix se justifie par :

 La programmation préalable d’un troisième pôle universitaire par l’état à El –Aouana nous a conduits à choisir ce site.

 El –Aouana est un site très riche en matière de paysages naturels montagnards et balnéaires considérés comme source d’inspiration et un facteur stimulant la création architecturale.

 Un site calme grâce à sa situation stratégique à proximité du village agricole loin des nuisances de la ville.

 Il se caractérise par une bonne accessibilité à partir de la route nationale RN43.

 La topographie spéciale du site qui favorise la richesse dans la conception de notre projet.

IV. Structure du mémoire :

Cette recherche consiste à analyser l’ambiance lumineuse dans les bâtiments méditerranéens, cas des établissements d’enseignements supérieurs et particulièrement dans l’école d’architecture, En vue d’apporter des recommandations sur la manière la plus adéquate pour éclairer les espaces intérieurs de celle-ci.

Donc notre travail de recherche s’articule sur un chapitre introductif, et trois chapitres théoriques qui comportent l’état de l’art.

1. Chapitre introductif :

La première phase sera consacrée principalement à la partie introductive. D’abord, on commence par une introduction générale qui définit le gabarit de cette recherche, la problématique, les hypothèses, l’objectif de la recherche, la méthodologie, la motivation de choix du thème et du site et la structure du mémoire.

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Chapitre 01

2. Chapitres théoriques :

La deuxième phase sera consacrée à la partie théorique. Il s’agit de mettre en exergue la lumière sur les théories et les concepts concernant ce thème. Elle est composée de trois chapitres:

 Le premier chapitre :

Est consacré à la définition du concept de l’éclairage naturel avec les paramètres qui influent sur ceci.

 Le deuxième chapitre :

En premier lieu, on traite la question d’ambiance lumineuse générée par la lumière naturelle, ses définitions, ses types, sa qualification et sa perception et ses composantes.

En dernier lieu, on met en évidence quelques facteurs et paramètres faisant la caractérisation de la qualité de l’ambiance lumineuse dont on a choisi de traiter quelques paramètres de base tels que le contraste et l’éblouissement….

En deuxième lieux nous allant indiquer la notion du confort et de la perception visuelle ; où on aborde le processus perceptif, la perturbation visuelle, les critères du confort visuel.

 Le troisième chapitre :

Dans ce on parle sur la méditerranée et leur spécificité climatologique, ainsi que l’adaptation des bâtiments avec son contexte. Et comme cas d’étude les établissements d’enseignement qui présentent l’un des bâtiments qui ont besoin un éclairage bien étudier selon l’usage.

V. Problématique :

La conception architecturale est un processus complexe dans lequel des entités de diverses natures sont manipulées. Les ambiances représentent l’un des éléments essentiels dans ce processus, qui résultent des interactions perçues entre les phénomènes physiques et les formes de l’environnement construit.

Plus spécifiquement, nous parlons ici d’ambiances lumineuses et d’éclairage naturel. A travers les choix des dispositifs et dispositions spatiales, des matériaux, des ouvertures, des couleurs et l’orientation des pièces. Pour NARBONI les paramètres qui influent directement sur cette dernière se résument sur les choix du concepteur, le type d’éclairage (direct, indirect), sa position dans l’espace, les sources d’émission, leurs caractéristiques techniques (intensité, couleur de lumière) et leur évolution dans le temps (variation, mouvement).

L’ambiance lumineuse d’un espace de travail influence sur son confort visuel, un mauvais confort visuel pourra être générateur de fatigue visuelle, de trouble d’attention et de la

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concentration, de l’adoption de postures de travail défavorables pouvant conduire à des contraintes musculosquelettiques délétères.⁵

La plupart des activités professionnelles nécessitent de bien voir ce que l’on fait. Dans ce mémoire de mastère, nous nous intéressons aux bâtiments méditerranéens spécifiquement aux espaces d’enseignements supérieurs qui peut être considéré d’un point de vue fonctionnel comme des espaces scolaires ou bien des lieux de travail (Feyfant, 2013), et plus particulièrement aux espaces d’enseignements de l’architecture.

Une école d’architecture peut accueillir différentes activités telles que le dessin technique, la réalisation de maquettes, la lecture de documents, le travail sur écran d’ordinateur ou l’affichage par vidéoprojecteur..., autant d’activités qui utilisent différents plans de travail. L’occupant d’un tel espace perçoit donc une multitude de signaux lumineux sous différentes formes et sur plusieurs supports. L’éclairage intérieur d’une école d’architecture doit donc fournir un environnement lumineux performant et confortable, de façon à répondre aux exigences visuelles spécifiques à chaque activité pratiquée, mais aussi à éviter les différentes gênes visuelles propres à chacune de ces pratiques.⁶

Un éclairage « fatiguant » par son excès, son insuffisance, sa mauvaise répartition est ainsi génératrice d’une gêne et d’une fatigue au travail, de l’apparition de certaines pathologies, et d’un risque accru d’accidents.

L’usage de l’espace est un critère déterminant dans l’appréciation de la qualité lumineuse, un espace voué au travail sur ordinateur ne doit pas être trop éclairé au risque d’engendrer de l’éblouissement à l’usager, mais ce même espace peut se révéler non fonctionnel pour un usage de lecture où les exigences visuelles sont différentes (Chaabouni, 2011).

Les pratiques effectuées dans un atelier d’architecture et la complémentarité de l’éclairage naturel et artificiel font qu’ils engendrent simultanément des effets différents sur l’occupant. Or, l’approche quantitative de la lumière considère l’éclairement lumineux sur un plan de travail comme seul critère valable, ignorant complètement l’aspect subjectif qui pourtant caractérise la perception lumineuse humaine (Joanne Emer, 2011). La perception des occupants de cet environnement lumineux est soumise à des paramètres physiques, mais surtout subjectifs (Dubois C, 2006), d’où la nécessité d’identifier au préalable les critères qui peuvent caractériser la qualité de cet environnement.

5 F DESROZIERS, journée de validation de Strasbourg, 4 et 5 juillet 2005.

6 DIRAHOUI, Mohamed Adlene. « Caractérisation de la qualité de l’environnement lumineux à l’intérieur des ateliers d’architecture à l’EPAU » [En ligne]. Mémoire de magister, Alger : EPAU, Soutenu 12/02/2015. p 2.

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Chapitre 01

Dans le cadre de cette recherche nous voulons donc répondre aux questions suivantes :

 Comment peut-on, à partir d’une conception architecturale (forme, disposition et dispositif), obtenir une ambiance confortable dans une école d’architecture ?

 Qu’elle orientation adopte nous pour une salle d’atelier ?

 Est-ce la lumière naturelle est seulement suffisante pour assurer une ambiance confortable dans l’espace de travail durant la période d’utilisation ?

VI. Hypothèse :

Pour mieux canaliser cette étude qui pose de manière centrale la question de la lumière dans une école d’architecture, pour garantir un confort visuel. Et dans un but de dégager une démarche globale qui inclurait à priori l’ensemble des dispositions formelles et des dispositifs techniques dans les premières phases de la conception, nous prétendons à tester les hypothèses suivantes :

 Les ouvertures sont les éléments majeurs qui influent sur la quantité de lumière pénétrant un espace où la disposition et la taille de celles-ci doivent être proportionnelles avec les dimensions des salles et aussi par rapport aux activités qu’elles reçoivent.

 Un atelier d’architecture est une salle multifonctionnelle, pour un meilleur éclairement de celle-ci, elle doit avoir une orientation étudiée afin d’éviter les gênes visuelles pour chaque activité.

VII. Objectifs de recherche :

En partant des hypothèses qui traitent la quantité de la lumière et son influence sur la perception des usagers, autrement dit, la prise en considération des ambiances lumineuses dans le processus de conception des établissements d’enseignement supérieur, pour cela nos objectifs sont les suivants :

 Etablissement d’un éclairement suffisant dans les salles d’atelier.

 Une recherche de la qualité de lumière, tant qu’elle soit un paramètre fondamental dans la conception des établissements d’enseignement supérieur, et surtout des salles d’atelier.

 L’intégration de l’ambiance lumineuse comme élément contribuant à un meilleur confort visuel chez les étudiants.

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d’enseignement, en vue d’un confort visuel des usagers.

VIII. Méthodologie de recherche :

D’un point de vue méthodologique, notre recherche s’est basée sur deux types d’investigations, la première purement théorique et une deuxième analytique.

La première a comme objectif la compréhension des concepts et notions clés à traiter. Elle comporte un état de l’art dédié aux caractéristiques physiques de l’éclairage intérieur, une recherche bibliographique sur les attributs de la lumière nous permet de cerner l’approche conventionnelle de l’éclairage, ainsi qu’une présentation de l’état des connaissances sur l’éclairage intérieur des espaces d’enseignement afin de contextualiser notre cas d’étude. Enfin, une revue des différentes normes et textes législatifs en vigueur relatifs à l’éclairage naturel intérieur.

Nous avons abordé également l’état de l’art en ce qui concerne l’interaction entre l’homme et son environnement lumineux, une recherche bibliographique a éclairci des notions telles que l’ambiance lumineuse, la qualité lumineuse, le confort visuel et l’usage. Cette investigation théorique nous a permis de faire le point sur deux approches quantitative et qualitative de l’éclairage intérieur, et en déterminant les critères susceptibles de concerner notre objet d’étude.

CHAPITRE 02 : LES NOTIONS

D’ECLAIRAGE NATUREL

9 I. Introduction :

L'éclairage a un effet profond sur la vie des êtres humains. Il facilite la vision qui est notre source d'informations la plus importante et il affecte notre fonctionnement biologique. La plupart des renseignements que nous obtenons grâce à nos sens, nous les obtenons par la vue.

C'est l'homme et sa perception qui décident si un éclairage est efficace ou non.

Indépendamment de son efficacité technique, une lumière qui éblouit, entamant la capacité visuelle et le bien-être, représente toujours une perte d'énergie. L’environnement lumineux est composé globalement de l’éclairage naturel et artificiel, la lumière naturelle est favorisée pour l’effet visuel et biologique qu’elle procure à l’individu (Deoux, 2009), son utilisation permet également de réduire par moitié la consommation électrique de certains types de construction (Scartezzini, 1991). L’éclairage artificiel apporte le complément d’éclairement quand la lumière naturelle est insuffisante, il requiert donc les mêmes exigences visuelles que ce dernier (Faure, 2008). Cependant, des différences subsistent entre les deux types d’éclairages dans les paramètres qui peuvent les influencer, leur variabilité et les gênes visuelles qui risquent d’en découler.¹

II. Définition :

Éclairer un espace est l’acte de distribuer la lumière sur des surfaces, élaborer l’éclairage est le fait de maitriser l’utilisation de la lumière naturelle et artificielle afin d’éclairer cet espace. Les aspects relatifs à l’éclairage (naturel ou artificiel) sont classés en deux catégories distinctes mais complémentaires, les aspects quantitatifs et qualitatifs de la lumière (Belakehal, 2006).

III. Eclairage naturel : III.1. Définition :

D’une manière générale, l'éclairage naturel est défini comme étant « l'utilisation de la lumière du jour pour éclairer les tâches à accomplir » (W, C, BROWN et K, RUBERG., 1988). Techniquement, l’éclairage naturel global comprend à la fois l’éclairage produit par le soleil, la voûte céleste et les surfaces environnantes.²

1 DIRAHOUI, Mohamed Adlene. « Caractérisation de la qualité de l’environnement lumineux à l’intérieur des ateliers d’architecture à l’EPAU » [En ligne]. Mémoire de magister, Alger : EPAU, février 2015, p2.

2 MATALLAH, Zineb. « Etude des effets de l’orientation sur le confort visuel dans les salles de cours » [En ligne]. Mémoire de magister. Ville et architecture au Sahara. Biskra : Université Khider Mohamed de Biskra, 2016, p7.

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Les notions d’éclairage naturel

Chapitre 01

III.2. Sources de l’éclairage naturel :

La source est l’origine de quelque chose. Physiquement, une source est « un convertisseur qui transforme une énergie en un rayonnement »³. Comme nous le savons, l’homme est exposé à une grande variété de sources d’énergie naturelles. Pour cela, il est indispensable de les classer car comme il existe des « sources lumineuses nocturnes », qui émettent un rayonnement électromagnétique durant la nuit tel que la lune et les étoiles. Il existe également des « sources lumineuses diurnes » (Figure1.1) qui émettent un rayonnement électromagnétique pendant la journée et sont à l’origine de la vision dite « photopique ».

Ainsi, nous avons classé les sources de la lumière diurne en deux catégories : les sources directes et les sources indirectes.

III.2.1. Sources lumineuses diurnes directes :

Parmi les sources lumineuses diurnes directes, nous distinguons une source primaire qui est le soleil et une source secondaire représentée par la voûte céleste.

III.2.1.1. Source primaire :

La « source primaire » est une source de lumière qui produit la lumière qu’elle émet. Elle est visible et isolée de toute autre source lumineuse. ⁴ Le soleil est une source primaire de la lumière naturelle diurne et il est à l’origine du rayonnement visible direct (Figure 1.2) appelé

« lumière solaire ». Quant à cette dernière, elle est définie par J. BELL et W. BURT comme étant « la partie de l’irradiation solaire qui atteint la surface terrestre sous forme de rayons parallèles et qui résulte d’une atténuation sélective par l’atmosphère »⁵.

3 « Les sources primaires et les sources secondaires de la lumière » dans Encyclopédie ENCARTA sur CDROM, Paris : Encyclopédie Ecarta.2004.

4 Ibid.

5 BENHARKAT, Sarah. « Sunlight problems within new primary school classrooms in Constantine »[En ligne].

Thèse de Doctorat. Architecture bioclimatique. Constantine: Université Mentouri, Avril 2001, p10.

Figure 2.1 : Sources lumineuses diurnes.

Source : A. BELAKHAL et K. TABET AOUL, 2003.

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Cette composante de la lumière naturelle est prépondérante sous un ciel clair et dispense un flux considérable qui s'avère facile à capter et à diriger. En plus, sa disponibilité est épisodique et dépend de l'orientation des ouvertures et du type du climat lumineux. D’autre part, la lumière solaire qui est une lumière directive donne des ombres propres et portées très contrastées qui peuvent être souvent gênantes pour l’exécution d’une tâche visuelle pointue.

III.2.1.2. Sources secondaires :

Une « source secondaire » est une source de lumière qui n’est visible que lorsqu’elle est éclairée par une source primaire⁶, telle la voûte céleste qui est éclairée par le rayonnement solaire dont une partie (environ 25%), qui est absorbée et réémise par l'atmosphère, constitue ce que les spécialistes appellent la lumière diffuse du ciel. L’avantage de cette dernière est qu’elle est disponible dans toutes les directions, suscite peu d'éblouissement et ne provoque pas de surchauffe. Elle crée peu d'ombres et de très faibles contrastes mais elle peut être considérée comme insuffisante dans de nombreux cas notamment sous les conditions du ciel couvert en hiver.

III.2.2. Sources lumineuses diurnes indirectes :

Les corps environnants sont perceptibles par l’œil et n’émettent en gamme du visible que s’ils sont portés à une température élevée, ou bien s’ils réfléchissent, diffractent ou bien diffusent les rayonnements visibles qui les éclairent. Tous les corps opaques excepté les corps noirs, interceptent le rayonnement solaire et le réfléchissent mais la quantité de la lumière réfléchie, dépend du facteur de réflexion de la surface, c'est-à-dire de son albédo. Quant à la couleur de la lumière réémise, elle correspond à la couleur de l’objet (si l’objet est éclairé en lumière blanche). ⁷

6 Encyclopédie Ecarta.2004. Op. cit.

7 MATALLAH, Zineb. Op.cit., p10.

Figure 2.2 : Rayonnement visible direct.

Source : A. DE HERDE & al.

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Les notions d’éclairage naturel

Chapitre 01

III.3. Type d’éclairage naturel :

Le type d’éclairage naturel est défini par la position des prises de jour qui le procure et qui peuvent être placées soit en façade (éclairage latéral), soit en toiture (éclairage zénithal), soit les deux à la fois.

III.3.1. Eclairage zénithal :

Un éclairage zénithal signifie littéralement « la lumière qui vient du haut » par référence à la lumière du soleil. Dans une habitation ou un lieu de travail l’éclairage zénithal apporte à la fois un grand confort en terme de luminosité mais aussi tous les bienfaits de la lumière naturelle.

D’après C.TERRIER et B.VANDEVYVER⁸, le recours à l’éclairage zénithal est indispensable pour les constructions dont la hauteur sous plafond est supérieure à 4,50 mètres.

Quant aux locaux de hauteur intermédiaire, de 3 mètres à 4,50 mètres, le choix dépend d’autres caractéristiques à l’image de la profondeur, la largeur et la forme du bâtiment. Si la profondeur du bâtiment par exemple est importante par rapport à la hauteur du local, l’éclairage zénithal sera indispensable afin d’assurer une distribution uniforme des éclairements intérieurs.

III.3.1.1. Dispositifs d’éclairage zénithal direct :

 Les tabatières (ou Skylights) :

La tabatière c’est le système le plus performant car il donne un éclairage suffisant et plus uniforme. Cette surface horizontale et donc sera plus exposée au ciel à partir de l’intérieur sans obstructions ce qui donne une forte luminance des baies (Figure 2.3). Donc les valeurs du facteur de lumière du jour (FLJ) seront élevées surtout sur la zone qui se situe directement sous la baie et qui diminue chaque fois que l’on s’éloigne de cette zone.

L’inclinaison des vitrages vers le Nord ou vers le Sud et/ou l’emploie de vitrage diffusant, sont parmi les solutions proposé par les concepteurs afin de résoudre le problème d’éblouissement, ainsi que le problème de surchauffe, mais cela fait perdre le bienfait psychologiques (contacte interne-externe).⁹ Pour des raisons d’uniformité de l’éclairage, l’espacement des tabatières doit être égal à la hauteur sous plafond du local, comme la montre la Figure 2.4.

8 BENHARKAT, Sarah. Op.cit.,p12.

9 BOUDOUKHA, Ayoub. « Analyse de la Symbiose environnement lumineux et qualité architecturale dans le secteur résidentiel. Cas de la cité des 426 lots El Eulma, Sétif »[En ligne]. Mémoire de magistère. Architecture, Formes, Ambiances et développement durable. Biskra : Université Mohamed KHIDER de Biskra, 2015, p23.

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 Les dômes :

Économiques, les dômes ne nécessitent pas de structure lourde et ils permettent d’atteindre l’objectif en termes de facteur de lumière du jour direct avec une surface d’environ 10 % d’indice de vitrage. Cependant, ils n’évitent pas la pénétration solaire et, en conséquence, l’éblouissement. Pour empêcher l’éblouissement des occupants, les dômes ne doivent pas être dans un angle de 30 ° au-dessus de l’horizontale (Figure 2.5). ¹⁰

 Les verrières :

L’architecture moderne utilise abondamment les verrières, notamment pour les halls d’accueil et les grandes surfaces. Elles peuvent être horizontales ou inclinées et sont économiques à la construction. Elles sont recommandées particulièrement dans le cas de présence d’obstacles extérieurs élevés qui gêneraient éventuellement l’éclairage naturel intérieur.¹¹

10 BENHARKAT, Sarah. Op.cit., p16.

11 Ibid., p16.

Figure 2.4 : Critères d’uniformité pour les tabatières.

Source : I. PASINI et al, 2002.

Figure 2.3 : Les tabatières (Skylights) Source : www.lacompagnieduciel.com

Figure 2.5 : Dispositifs d’éclairage zénithal direct.

Source : C. TERRIER et B. VA NDEVYVER, 1999.

Figure 2.6 : Eclairage zénithal par les sheds.

Source : www.mysti2d.net.

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Les notions d’éclairage naturel

Chapitre 01

III.3.1.2. Systèmes d’éclairage zénithal indirect :

 Les toitures en dents de scie (ou sheds) :

Sont aujourd’hui largement utilisés dans les constructions scolaires. Les sheds sont composés d’une surface translucide applée « ouverture » qui collecte la lumière naturelle pour la transmettre à l’intérieur du local, et d’une surface opaque inclinée appelée « rampant » qui distribue la lumière du jour à l’intérieur de la pièce. (Figure 2.6).

Les sheds sont largement utilisés à présent dans les constructions scolaires. Ce système constitue la meilleure solution pour l’éclairage naturel en procurant de la lumière indirectement car il permet de concilier un éclairage suffisant, homogène et une limitation des apports solaires en jouant sur l’orientation et l’inclinaison du vitrage.

 Les lanterneaux :

Les lanterneaux sont constitués de surélévations de la toiture totalement ou partiellement translucides. Ils peuvent se présenter sous différentes formes (Figure 2.7) tels que : le lanterneau symétrique vertical, le lanterneau asymétrique, le lanterneau symétrique incliné…etc.

L’avantage de ce type de système d’éclairage naturel indirect c’est qu’il supprime l’effet directionnel de la lumière du jour que nous rencontrons avec les sheds, grâce à la pénétration de la lumière selon deux (bi exposition des vitrages) ou plusieurs directions à la fois.

 Les puits de jour :

Le patio, la cour, l’atrium sont quelques types de lumière du jour qui sont considérées comme la meilleure solution d’éclairage et de ventilation des espaces. Ces espaces généralement n’ont pas une liaison directe avec l’extérieur ou qui sont profonds ce qui nécessite une optimisation ou une amélioration du niveau d’éclairement ce qui permet d’apporter une meilleure distribution homogène de la lumière naturelle (Figure 2.8).

a. Lanterneau symétrique incliné b. Lanterneau symétrique c. Lanterneau symétrique vertical Figure 2.7 : Types de lanterneaux.

Source : CIBSE, 1987.

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Pour leurs dimensionnements, les spécialistes recommandent que la hauteur du puits de lumière ne soit pas supérieure à la double largeur du puits et le ratio optimal est égal à 1.¹² L’inconvenant de ce type d’éclairage est que la quantité de lumière naturelle diminue chaque fois que l’on s’éloigne de l’ouverture.

 Conduits de lumière ou « Light pipes » :

Les conduites de lumière sont utilisées pour transporter et distribuer de la lumière naturelle sans transmission de chaleur dans des pièces sombres éloignées des ouvertures traditionnelles tout en réduisant au minimum la perte de lumière (Figure 1.9). Ils sont considérés le système d’éclairage naturel le plus sophistiqué à cause des longues distances sur lesquelles ils peuvent opérer.

Un puits de lumière fait référence à une référence à une ouverture zénithale qui permet de laisser passer la lumière du jour tandis qu’un conduit de lumière (souvent appelé à tort puits de lumière) fait référence à :

1. Collecteur/concentrateur, connu sous le nom d ’ « héliostat ».

2. Un système de transport dont les surfaces internes ont une grande réflectivité.

3. Un émetteur.¹³

III.3.2. Eclairage latéral :

C’est le type d’éclairage le plus utilisé et le plus ancien et qui répond à trois besoins fondamentaux : la lumière, la vue et la ventilation. Une intégration des dispositifs de protection solaire est souvent mise en place afin de réduire l’éblouissement grâce à la pénétration du flux lumineux indirecte.

12 BOUDOUKHA, Ayoub. Op.cit., p25.

13 fr.Wikipédia.org.

Figure 2.9 : Les composants d’un conduit de lumière.

Source : www.pinimg.com Figure 2.8 : Puits de Jour.

Source : arpc167.epfl.ch Source : CIBSE, 1987.

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Les notions d’éclairage naturel

Chapitre 01

III.3.2.1. Types d’éclairage latéral :

 Eclairage unilatéral :

Il s’agit d’un éclairage fourni par une ou plusieurs ouvertures verticales disposées sur une même façade d’une orientation donnée. Cette disposition permet de réaliser des effets de relief et des harmonies de contrastes. L’inconvénient que présente ce type de système d’éclairage naturel est la possibilité d’ombres gênantes, dues aux allèges par exemple, surtout si les parois du local sont sombres. Mais le défaut majeur est que l’éclairage intérieur résultant est très peu uniforme, car il est fortement influencé par la profondeur du local.(Figure 2.10).

 Eclairage bilatéral :

Pour l’éclairage bilatéral, les ouvertures se situent dans deux parois qu’elles soient parallèles ou perpendiculaires mais qui se trouvent dans la même pièce. Ce type d’éclairage est plus connu dans les établissements scolaires spécialement dans les salles de classe où il est nécessaire de fournir au niveau du plan de travail un bon niveau d’éclairage avec une bonne uniformité et moins de contraste et donc moins d’éblouissement.(Figure 2.11).

IV. Paramètres influant l’éclairage naturel :

Deux catégories de paramètres viennent influencer la nature de la lumière naturelle ; Paramètres relatifs à l’environnement et des paramètres relatifs au bâtiment.

IV.1. Paramètres relatifs à l’environnement :

Englobent les paramètres relatifs à la relation entre le soleil et la terre, les différentes conditions du ciel et de l’environnement extérieur du bâti.

Les principales conditions spatio-temporelles pouvant influer sur l’éclairage naturel d’un bâtiment. La latitude, la saison, l’heure, les types de ciel et le site.¹⁴

14 DIRAHOUI, Mohamed Adlene. Op.cit., p13.

Figure 2.10 : Exemple d’éclairage unilatéral.

Source : BOUDOUKHA Ayoub, 2015.

Figure 2.11 : Exemple d’éclairage bilatéral.

Source : BOUDOUKHA Ayoub, 2015.

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 La latitude :

Coordonnée géographique qui exprime la position d’un point donné sur terre par une valeur angulaire, détermine l’inclinaison des rayons du soleil ou la surface étalée sous un rayon de lumière. (Balez, 2004).

 La saison :

La course du soleil est changeante suivant le moment de l’année, l’éloignement du soleil par rapport à la terre et l’angle d’incidence sont les principaux changements apportés par ce paramètre. Les effets apportés en termes d’éclairage naturel sont la durée d’éclairage qui peut grandement varier, par exemple entre le solstice d’été et celui d’hiver, la journée peut durer de 8 h 30 jusqu’à 15 h 30 (Figure 2.13). (Paule, 2003).

 L’heure :

Par ciel clair avec le soleil, la répartition lumineuse varie fortement d'une heure à l'autre et d'un point à l'autre du local. La lumière disponible augmente jusqu'à la mi-journée, puis diminue. D’après les résultats obtenus du travail de BOUDOUKHA Ayoub, pour la journée du 15 décembre, par exemple, les valeurs d'éclairement obtenues à 9h, sont comprises entre 2 600 lux près de la fenêtre et 400 lux au fond du local ; tandis qu'à 13h, l'éclairement vaut 11 000 lux sur plus de la moitié du local et 1 600 lux au fond.

Le rayonnement solaire direct induit une tache de lumière qui évolue, au cours de la journée, depuis le mur Ouest du local vers le mur Est (Figure 2.14).¹⁵

15 BOUDOUKHA, Ayoub. Op. cit., p13.

Figure 2.12 : L’éclairement sur trois différentes latitudes Source : Balez, 2004.

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Les notions d’éclairage naturel

Chapitre 01

 Les types de ciels :

Face à la multitude de conditions météorologiques existantes, trois types de ciels ont été établis pour les études d’éclairement (Figure 2.15).

 Ciel clair avec soleil.

 Ciel partiellement couvert.

 Ciel couvert.

La principale variable selon les types de ciels est la quantité de nuages existants, plus le ciel est clair, plus le niveau d’éclairement augmente, ainsi, les valeurs mesurées près d’une fenêtre peuvent tripler d’un ciel couvert à un ciel clair¹⁶.

 Le site :

Plusieurs éléments relatifs à l’environnementd’un bâtiment viennent influencer le niveau de lumière disponible, la topographie, la végétation, la nature de surfaces, le bâti avoisinant...

Autant de paramètres qui peuvent fluctuer significativement la lumière d’un espace (Reiter, De Herde, 2004).

16 DIRAHOUI, Mohamed Adlene. Op.cit., p15.

Figure 2.14 : L’incidence de la lumière naturelle selon la position du soleil (De Herde, 2004).

Figure 2.13 : Schéma représentant la course du soleil en hiver et en été

Source : énergie conscious design ecda.co.uk.

Figure 2.15 : Les différents types de ciels Source : Suzel BALEZ, 2007.