Faculté des Sciences et de la Technologie
Département d’Architecture
Mémoire présenté pour l’obtention du diplôme de : MASTER ACADEMIQUE
Filière : ARCHITECTURE
Spécialité :
ARCHITECTURE ET TECHNOLOGIE Présenté par :
Aicha MESSAHAL Chahira HEDDOUR
Wissam FENIZA
Date de la Soutenance : 24/06/2018
THEME :
LA LUMIERE ET LE CONFORT VISUEL DANS LES EQUIPEMENTS CULTUREL.
(CAS D’ETUDE : MAISON DE CULTURE A JIJEL)
Composition du Jury :
Fateh Nedjar MAA, université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Président du jury Djenette Laouar MAA, université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Directrice de mémoire Benkechkeche.G MC, université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Membre du Jury
[I]
Remerciement:
Nous devrons remercier Allah tout puissant de nous avoir donné la force et le courage d’établir ce modeste travail qui est la première étape qui nous mènera à réaliser nos buts.
Nous tenons à remercier tout d'abord notre directrice de mémoire Madame LAOUAR DJENETTE, pour nous avoir encadrée et que soit assuré de notre profonde reconnaissance pour avoir accepté de diriger notre travail, pour son aide permanent sur tous les plans, en particulier sa disponibilité malgré ses occupations et de nous avoir fait confiance tout au long de nos travaux.
Nous tenons à remercier également les membres du jury qui nous ferons honneur d’examiner ce modeste travail.
Nous tenons à exprimer notre gratitude à tous les enseignants, pour avoir suivi notre travail avec intérêt constant et pour leurs précieux conseils.
Nos remerciements vont également à tous nos collègues du département d’architecture de l’université de Jijel et à toute personne qui a contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.
Merci pour tous.
[II]
Dédicace :
A mes très chers parents, la lumière de mes jours, la source de mes efforts, la flamme de mon cœur, ma vie et mon bonheur que dieu vos garde.
A mon grand-père que dieu te garde dans son vaste paradis.
A ma chères sœurs : Asma, Amira et Maram.
A mes chers frères : Ayoub, Amine et Amir.
A tous mes chers Amis et toute ma famille.
Aux personnes qui m’ont toujours aidé et encouragé, qui étaient toujours à mes côtés, et qui m’ont accompagnaient durant mon chemin d’études supérieures, mes aimables amis, collègues d’étude.
Je dédie ce modeste travail.
Aicha.
[III]
A ma mère, la plus belle créature que Dieu a créée sur terre, À cette source de tendresse, de patience et de générosité, mon exemple éternel, mon soutien moral et source de joie et de bonheur, celui qui s’est toujours sacrifié pour me voir réussir.
À mon cher père (que Dieu ait pitié de lui).
A mon cher frère : Abdel Malek, que dieu te garde.
A mon cher Oncle : Saïd, Aucune dédicace ne saurait exprimer mon respect.
A Mon cousin : Bilel.
A tous mes chères amies.
A ceux qui m’ont soutenu, m’ont encouragé durant toute ma vie.
Je dédie ce modeste travail.
Chahira.
[IV]
A mes très chers parents, pour leur: amour, sacrifice,
patiences, soutien moral et matériel depuis mon enfance jusqu’à ce jour.
A ma chère sœur : Bouchra.
A mes chers frères : Abdel Ghani, fares et Abdel fettah.
A ma grande mère.
A mon fiancé et sa famille.
A mes chères amies.
A tous mes enseignants qui m’ont éclairé sur ce chemin du savoir.
A tous qui ont attendu l’achèvement de ce mémoire et qui ont prié ‘Dieu’ pour plus de réussites.
À tous ceux qui, par un mot, m’ont donné la force de continuer.
Je dédie ce modeste travail.
Wissam.
[V]
TABLE DES MATIÈRES
Remerciements... I
Dédicace……… II
Table des matières... V Liste des figures... X Liste des tableaux... XIII Liste des abréviations... XIV
INTRODUCTION GENERALE
... 1Problématique... 2
Hypothèses de la recherche... 3
Objectif général de la recherche... 3
Démarche méthodologique... 3
Structure du Mémoire.... 4
PARTIE I : PARTIE THEORIQUE Chapitre 1 : la lumière dans le bâtiment
……...61.1 Introduction... 6
1.2 Définition de la lumière………. 6
1.3 Les sources de lumière………. 6
1.3.1 Sources primaires……… 7
1.3.2 Sources secondaires……… 7
1.4 Les grandeurs photométriques………. 7
1.4.1 La photométrie………. 7
1.4.1.1 Le flux lumineux……… 8
1.4.1.2 L’intensité lumineuse……….. 8
1.4.1.3 L’éclairement………. 8
1.4.1.4 La luminance……….. 9
1.4.1.5 Le facteur de lumière du jour (FLJ)……….10
[VI]
1.5 Les caractéristiques physiques de la lumière naturelle……… 10
1.5.1 Le rayonnement et le spectre électromagnétique………. 11
1.5.2 Les Spectres lumineux………11
1.5.3 Les phénomènes physiques de la lumière………...11
1.6 La lumière naturelle et le bâtiment………. 12
1.7 Les stratégies de la lumière naturelle……….. 12
1.8 Les éléments architecturaux de la maitrise de la lumière dans le bâtiment…… 17
1.9 Conclusion……… 20
Chapitre 2 : confort visuel et L’ambiance lumineuse dans le bâtiment
...212.1 Introduction... ……….. 21
2.2 confort visuel... ………....21
2.2.1 Définition de confort ………. 22
2.2.2 Définition de confort visuel……….. 22
2.2.3 Eléments du confort visuel... 22
2.2.3.1 Niveau d’éclairement lumineux ... 23
2.2.3.2 Éclairement uniforme... 24
2.2.3.3 Eblouissement ... 25
2.2.3.4 Gestion des ombres ... 27
2.2.3.5 Rendu de couleur ... 27
2.2.3.6 Teinte de la lumière ... ………... 28
2.2.4 Les critères du confort visuel ... 28
2.2.5 Les conditions d’obtention d’un confort visuel... 29
2.2.6 Règlementation et préconisations pour un meilleur confort « visuel »... 29
2.3 L’ambiance lumineuse... 30
2.3.1 Définitions... 30
2.3.2 Les types d’ambiance lumineuse. ... 30
2.3.3 La lumière naturelles, créatrice d’ambiances……… ………… 32
2.3.4 Ambiance lumineuses différentes selon l’usage……… 32
2.3.5 La sensation d’une ambiance lumineuse... 32
[VII]
2.3.6 L’ambiance lumineuse et l'espace architectural...33
2.3.7 Les paramètres influençant une ambiance lumineuse... 35
2.4 Conclusion. ... 38
Chapitre 3 : Gérer la lumière et le confort visuel dans les équipements culturel
...403.1 Introduction... 39
3.2 Généralité sur les équipements culturels. ... ... 39
3.2.1 Définition de la culture. ...39
3.2.2 Définition d’un équipement culturel………39
3.2.3 Les activités culturelles………. 40
3.2.4 L’équipement culturel outil du développement……….. 40
3.2.5 La politique culturelle algérienne……… 40
3.2.6 Classificationdes équipements culturels……….………40
3.3 Le rôle de la lumière dans l’équipement culturel………41
3.4 L’intégration de la lumière dans un équipement culturel………. 42
3.4.1 L’intégration de l’éclairage naturel………43
3.4.1.1 Définition……….. 43
3.4.1.2 Sources de l’éclairage naturel……….. 43
3.4.1.3 Types d’éclairage naturel………...………. 43
3.4.2 l’intégration de l’éclairage artificiel ……… 50
3.4.2.1 Définition……….. 50
3.4.2.2 La classification de l’éclairage artificiel……… 50
3.4.2.3 la définition des lampes……….. 51
3.4.2.4 Les types des lampes………. 51
3.4.2.5 Les caractéristiques des lampes………51
3.5 La potentialité de l’éclairage dans Les espaces major d’un équipement culturel………. 51
[VIII]
3.6 Conclusion………..54
PARTIE II: PARTIE PRATIQUE Chapitre 4
:la Représentation et la simulation de cas d’étude (la maison de culture a Jijel)
... 554.1 Introduction……… 55
4.2 Présentation de la ville de Jijel………55
4.2.1 Situation……….. 55
4.2.2 Analyse climatique……….. 56
4.2.2.1 Les conditions solaires……….. 56
4.2.2.2 Micro-climats………57
4.3 Présentation de projet choisi (maison de culture)………. 58
4.3.1 Critère de choix de l’objet d’étude……….58
4.3.2 Définition………59
4.3.3 Situation……….. 59
4.3.4 Description du cas d’étude……….60
4.3.5 Représentation de l’espace choisi (la salle de lecture)……… 61
4.4 La Simulation de projet choisi (maison de culture)……… 62
4.4.1 La Simulation Numérique……….62
4.4.2 Présentation de logiciel de simulation Ecotect………62
4.4.3 La description de la méthode de simulation……….. 62
4.5 Les grilles d’analyses de la salle ………... 67
4.6 Analyse et interprétation des résultats……… 69
4.6.1 Analyse des résultats………69
4.6.2 La comparaison avec la norme………...71
4.7 Recommandations……… 72
4.8 Conclusion………. 76
[IX]
CONCLUSION GENERALE
... 77Références bibliographiques... 79
لم ـ خ ـ
ص ... I
Résumé ... II
Abstract... V
[X]
Liste des figures :
Figure 1: L'éclairement d'une surface ... 8
Figure 2 : L'intensité lumineuse d'une source pour éclairer une surface. ... 8
Figure 3 : La luminance d'une source pour éclairer une surface. ... 9
Figure 4:Représente les quatre phénomènes physiques de la lumière. ... 12
Figure 5 : Représente la zone correctement éclairé. ... 15
Figure 6:Variation du taux de transmission en fonction de l'angle d'incidence du rayonnement solaire. ... 16
Figure 7: Déférentes types d'ouverture. ... 17
Figure 8 : Les deux catégories des ouvertures pour capter la lumière naturelle. ... 17
Figure 9 : la pénétration de la lumière dans une ouverture latérale. ... 17
Figure 10: Bandeau horizontal situé en partie supérieure de la paroi ... 18
Figure 11: Plafond baise ... 19
Figure 12: Les types des fenêtres ... 20
Figure 13 : Les éléments de confort visuel. ... 23
Figure 14 :L'éclairement uniforme... 25
Figure 15 : Source lumineuse de haute luminance ... 26
Figure 16 :L'éblouissement. ... 26
Figure 17 : La lumière froide et la lumière chaude. ... 28
Figure 18 : Le diagramme de KHRUITCHOF. ... 29
Figure 19: La pénombre en architecture. ... 31
Figure 20: L'ambiance luminescente. ... 31
Figure 21: L'ambiance inondée. ... 32
Figure 22: Eglise de la lumière, osaka, japan. ... 33
Figure 23: De gauche à droite, espace éclairé à 300 lux avec une lumière chaude l'autre avec une lumière froide. ... 34
Figure 24: Vue intérieure sur le cône lumineux du dôme reichstag. ... 35
Figure 25: Vue intérieure sur le cône lumineux du dôme reichstag. ... 35
Figure 26:La fondation Lang Tadao Ando. ... 35
Figure 27: Pavillon d'exposition de Barcelone des Mies Van Der Rohe ... 36
Figure 28:Chapelle de Ronchamp. ... 36
Figure 29:Musée Guggenheim de Gehry. ... 37
[XI]
Figure 30: Diagramme de Kruithof. ... 38
Figure 31 : Schéma synthétisant les différents types d’éclairage dans l’espace architectural. 44 Figure 32: L'éclairage latéral, Pavillon touristique de Strasbourg, Parc de l’étoile. ... 44
Figure 33: Eclairage unilatéral ... 45
Figure 34: Eclairage bilatérale ... 45
Figure 35: Eclairage multilatéral. ... 46
Figure 36 : Exemple tabatière ... 47
Figure 37: La disposition de la verrière par rapport à l’angle de 30°. ... 48
Figure 38: Usine à toiture sheds. ... 48
Figure 39: Exemple de lanterneau. ... 49
Figure 40: Exemple de puis de lumière: Cour intérieure de la Casbah d’Alger ... 49
Figure 41: Les différents types d’éclairage artificiel selon son incidence. ... 50
Figure 42: Salle de lecture du la bibliothèque vitra. ... 53
Figure 43 : Situation géographique de la ville de Jijel ... 55
Figure 44 : Les zones climatiques d’hiver en Algérie. ... 56
Figure 45: Les zones climatiques d’été en Algérie ... 56
Figure 46: Zoning de la disponibilité de la lumière naturelle en Algérie. ... 57
Figure 47: Précipitation en 2017. ... 57
Figure 48: Figure 47: La température en 2017 a Jijel. ... 58
Figure 49: Les différentes composantes de la lumière retenue dans la maison de culture. .... 59
Figure 50: Maquette de la maison de culture. ... 59
Figure 51: Situation de la maison de la culture (cas d’étude). ... 59
Figure 52 : Vu sur le hall central. ... 60
Figure 53: La façade principale. ... 60
Figure 54 : Le plan de RDC de la maison de culture. ... 60
Figure 55: Le plan de1er étage de la maison de culture. ... 60
Figure 56: Le plan de 2eme étage. ... 61
Figure 57: La salle de lecture. ... 61
Figure 58: L’intérieur de la salle de lecture. ... 61
Figure 59: L’entrée de la salle de lecture. ... 61
Figure 60: l’importation de fichier DXF. ... 63
Figure 61: La modalisation en 3d. ... 63
Figure 62: détermination de type de verre pour les ouvertures. ... 64
[XII]
Figure 63: Diagramme de variation de la lumière au 09 Mai. ... 65
Figure 64 : Diagramme de variation de la lumière au 21 Juin. ... 65
Figure 65: Diagramme de variation de la lumière au 18 Décembre. ... 66
Figure 66: Le projet dans son environnement immédiat. ... 66
Figure 67: Situation en plan des points de référence. ... 69
Figure 68: Rapport éclairement /position axe A .B.C. ... 70
Figure 69: Rapport éclairement /position axe 1 .2.3. ... 70
Figure 70: La quantité de lumière naturelle qui pénètre à travers 3type de vitrage ... 73
Figure 71: Le zonage de l’installation d’éclairage artificiel. ... 73
Figure 72: Intégration de lumière artificielle avec la lumière naturelle. ... 73
Figure 73: Installation de l’éclairage artificiel, ... 73
[XIII]
Liste des tableaux :
Tableau 1: Quelque norme d'éclairement dans certain espace... 9
Tableau 2 :L’évaluation des degrés du flux de la lumière du jour dans l'espace intérieur. .... 10
Tableau 3 :L’éclairement moyen requis en fonction de l'activité. ... 24
Tableau 4 :L'éclairement recommandée selon la norme NBN L13-006. ... 24
Tableau 5 : Les caractéristiques des lampes. ... 51
Tableau 6: Les résulta de l’analyse a 10 :00-15 :00 h. (Le 09 Mai). ... 67
Tableau 7: Les résulta de l’analyse a 10 :00-15 :00 h. (Le 21 juin). ... 68
Tableau 8: Les résulta de l’analyse a 10 :00-15 :00 h. (Le 18 Décembre). ... 68
Tableau 9: Evaluation d éclairement des références. ... 70
Tableau 10: Evaluation d éclairement des axes 1.2.3. ... 71
Tableau 11: Evaluation d éclairement des positions A.B.C. ... 71
Tableau 12: Evaluation d éclairement moyen des positions A.B.C. ... 72
[XIV]
Liste des abréviations :
FLJ : Facteur de lumière de jour.
UNESCO : Organisation des nations unités pour l’éducation, la science et la culture.
CDU : Centre de documentation de l’urbanisme.
LED : Diode Electro Luminescente.
SDL : Syndicat de l’éclairage.
H.Q.E : Haute qualité environnementale.
IRC : Indice de rendu des couleurs.
C.T.P : Contrôle technique de la construction.
NF : Normes Françaises.
1
INTRODUCTION GENERALE
« L'architecture est le jeu savant, correct et magnifique des volumes assemblés sous la La lumière » (le Corbusier).
La lumière est considérée comme l’un des concepts principaux dans l’architecture, c’est une source d’inspiration pour les différentes civilisations et tendances architecturales. La lumière est conçue pour définir l’espace et créer des ambiances, elle relève les volumes, les matériaux, sans elle, les murs, l’ombre et l’identité de l’espace n’existeront pas.
L'architecture a la capacité de modeler et moduler les qualités de lumière entrant dans l’espace intérieur, ce qui apporte à chaque fois une ambiance lumineuse différente avec une évaluation subjective. Elle peut être une sensation d’ouverture, de grandeur, de gaieté, de tristesse, etc.
Donc, elle est indissociable de l’architecture et de l’art de conception.
La lumière est un élément primordial pour créer une ambiance, quels que soit son emplacement, dans l’espace public, elle participe à son attractivité, d’éclairer stratégiquement les espaces pour apporter la sécurité et de mettre en valeur les différentes éléments de ses espaces.
Dans les équipements public, la lumière est un élément nécessaire à la vision et fondamentale pour apprécier la forme, la couleur et nous permet d’exercer nos travaux dans des situations de confort visuel.
En effet, dans un équipement public à caractère culturel, la lumière est un élément très important dans la présentation des collections, des objets d’arts, de projection et de conservation des espaces. Par ailleurs, un équipement culturel qui contient trop de lumière et mal adaptée, mal placée, mal orientée peut devient gênante. La maitrise de la lumière est l’action fondamentale pour préciser le niveau de confort visuel.
Indépendamment de son efficacité technique, une lumière qui éblouit, entamant la capacité visuelle et le bien-être. La distribution de lumière doit être étudiée, lorsque l'ambiance lumineuse n'est pas adaptée aux exigences de la tâche et aux aptitudes visuelles du travailleur, elle constitue un facteur supplémentaire de charge, générateur de fatigue visuelle, avec des conséquences sur la santé et la sécurité au travail. Les tâches qui comportent une prise d'information visuelle
requièrent donc à la fois une bonne vue et un environnement lumineux adéquat.
2
Problématique
« La lumière est pour moi l’assiette fondamentale de l’architecture. Je compose avec la Lumière » (Le Corbusier).
C'est ainsi que Le Corbusier défendait sur le concept de La lumière dans l’architecture, il considère la lumière comme étant l'un des matériaux de base de toute conception architecturale, et l'élément principal qui caractérise l'espace architectural. Donc selon le Corbusier la lumière est un élément d'aménagement des espaces au-delà de sa fonction d'éclairage.
La lumière en architecture n’est pas question d’ouvrir des ouvertures ou placer des lampes mais aussi, C’est un facteur physique déterminant l’ambiance et le confort, la lumière naturelle est l'un des éléments les plus importants dans l'architecture. L'architecte vise à contrôler l'éclairage naturel dans les bâtiments pour atteindre un confort visuel et une atmosphère lumineuse car la lumière du jour est la plus adaptée à la physiologie humaine, et la recherche d'efficacité énergétique et de maîtrise de la consommation d’énergie.
Une bonne visibilité n’est pas une condition suffisante pour assurer le confort visuel, compris comme l’appréciation subjective d’un environnement lumineux agréable.
Le confort visuel est une relation visuelle satisfaisante avec l’extérieur ou bien un éclairage naturel optimal en termes de confort et de dépenses énergétiques ; il peut être aussi un éclairage artificiel satisfaisant et un appoint à l’éclairage naturel, il est une impression subjective de la quantité et de la qualité de la distribution de la lumière qui crée un environnement visuel qui nous procure un sentiment de confort quand nous pouvons voir les objets nettement et sans fatigue, dans une ambiance colorée agréable.
Donc l’admission de la lumière naturelle dans un bâtiment doit assurer à la fois le confort visuel des usagers, mais aussi l’économie d’énergie. Pour cela, le choix de la stratégie d’éclairage naturel est très important.
Les niveaux de la répartition de la lumière dans les équipements publics, ont une importance primordiale ; cette lumière, de source naturelle ou artificielle, doit être gérée d’une manière à assurer un maximum de confort visuel, aux visiteurs, et d’une façon à réduire la consommation d’énergie électrique.
Donc la maitrise de la lumière dans un équipement public doit répondre à la question d’un confort visuel optimal et des ambiances lumineuses et leur élaboration dans les espaces publics.
3
Dans un équipement culturel , la plus grande difficulté est d’assurer un confort visuel idéal, entre le risque d’éblouissement d’une part, provoqué par la luminance excessive du ciel vu par les fenêtres ou par des surfaces réfléchissant trop fortement le rayonnement solaire et provoquant des contrastes trop élevés par rapport aux autres surfaces.
L’élaboration de cette thématique va nous permettre de répondre aux problématiques posées ci-dessous :
Comment combiné entre lumière naturelle et lumière artificielle pour obtenir l’ambiance lumineuse recherchée?
Comment peut-on assurer un confort visuel dans les équipements culturels ?
Quelles sont les stratégies à envisager pour diminuer la consommation d’énergie en électricité ?
Hypothèse de la recherche
La combinaison entre la lumière naturelle et artificielle est faite selon le respect exact des normes.
Pour l’obtention d’un confort visuel optimal dans un centre culturel, il faut étudier le rapport entre lumière, ambiance, espace.
Diminuer la consommation d’énergie en électricité en favorisant l’éclairage naturel de bâtiment.
Objectif général de la recherche
Maitriser la lumière dans ses différentes dimensions pour obtenir un confort visuel recherché.
Concevoir des espaces lumineux confortables pour les usagers des équipements culturels, pour favoriser le confort, la détente, et le plaisir d’échange culturel et de rencontre.
Déterminer le rapport entre les dimensions de la lumière et l’espace architectural pour l’obtention d’une ambiance et un confort visuel optimal.
Démarche méthodologique
Pour répondre aux différentes problématiques et vérifier les hypothèses proposées dans notre recherche, nous allons préconiser une démarche méthodologique basée sur deux parties :
4
La partie théorique présente un corpus théorique englobant les définitions et notions principales du thème choisi, elle est basée sur une recherche bibliographique et documentaire de divers sources, qui permet la compréhension des éléments les plus importants se rapportant au sujet, dont la notion de la lumière dans le bâtiment, du confort visuel et l’ambiance lumineuse, géré la lumière et le confort visuel dans les équipements culturel.
Une deuxième partie pratique : présente les outils de cette recherche s’articuleront autour d’une simulation numérique, à l’aide de logiciel Ecotect Analysis 2010. La simulation aura pour rôle de choisir les solutions permettant d’obtenir le confort pendant tous les saisons de l’année. À travers : Certaine optimisation au niveau des ouvertures et au niveau de la coupole.
Structure du Mémoire :
Cette étude est structurée en deux parties: la première s’articule autour de trois Chapitres et la deuxième partie est constituée un seul chapitre précédés par une introduction générale et terminées par une conclusion générale.
Une introduction générale
Ce mémoire commence par le chapitre introductif qui se compose par une introduction générale sur le sujet, problématique, hypothèses de travail, méthodologie de recherche et la structure de mémoire.
La partie théorique
La partie théorique de cette étude, est structurée de trois chapitres ;
Le premier chapitre explique les notions générales, les concepts et les termes liés au thème. Dans lequel on met l’accent sur la lumière dans le bâtiment ;
Le deuxième chapitre englobera les différentes connaissances de base et les notions fondamentales sur le confort visuel et l’ambiance lumineuse ;
Le troisième chapitre traitera la question de comment gérer la lumière et le confort visuel dans les équipements culturels, dans ce chapitre on essaye d’étudier comment maitriser la lumière pour un confort visuel optimal.
La partie pratique
Cette partie comporte un seul chapitre sur la représentation de cas d’étude et la simulation numérique, elle consiste à analyser la lumière, le confort et de consommation d’éclairage dans un espace choisi (la salle de lecture), qui se trouve dans la maison de culture de Jijel, de confort et
5
de consommation d’éclairage. Cette partie va nous permettre d’évaluer notre cas d’étude, on mesurant les différentes composantes de la lumière naturelle.
La dernière partie de ce chapitre consistera à une interprétation des résultats puis des propositions et des recommandations adéquats pour l’amélioration de la quantité et de la qualité de la lumière.
Une conclusion générale
Permettant d’affirmer nos hypothèses de départ et la synthèse des principaux résultats auxquels nous sommes parvenus.
6
Chapitre 1 : la lumière dans le bâtiment.
1.1 Introduction
La lumière est une composante fonctionnelle et esthétique majeure en architecture. Elle est indispensable à la mise en valeur d’un édifice ou d’un intérieur. Ces dernières années, son utilisation est devenue plus créative et plus vivante que jamais, grâce à des innovations technologiques révolutionnaires. (Chris Van, 2012)
La question de la lumière dans l’architecture est essentielle, est l’un des “matériaux ” de base de toute conception architecturale. Elément librement disponible, elle est prise en compte prioritairement dans les programmes d’architecture contemporaine. Dans ce chapitre on va représenter la lumière comme un phénomène physique lies à sa propagation et à ses interactions avec la matière, et leur application dans les bâtiments en architecture.
1.2 Définition de la lumière
« Rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde, comprise entre 400 et 780 nm, correspond à la zone de sensibilité de l'œil humain, entre l'ultraviolet et l’infrarouge » (Larousse) L’œil n’est sensible qu’à une toute petite partie des radiations électromagnétiques, le visible (la lumière), c’est un spectre électromagnétique dont les longueurs d’ondes ont le pouvoir d’exciter les cellules visuelles de l’œil. (SuzeL, 2018)
« Les Lumières, c'est la sortie de l'homme hors de l'état de tutelle dont il est lui-même responsable. L'état de tutelle est l'incapacité de se servir de son entendement sans la conduite d'un autre Sapere Aude ! Aie le courage de te servir de ton propre entendement ! Voilà la devise des Lumières. » (Emmanuel Kant)
1.3 Les sources de lumière
Par définition une source de lumière est corps qui émet de la lumière autour de lui. L’œil voit les objets parce qu’ils nous envoient de la lumière. Il est nécessaire que cette dernière parte d’eux et arrive jusqu’à notre œil. Certains objets, produisent leur propre lumière, on parle de source primaire, d’autres sources, ne produisent pas de lumière, pourtant nous parvenons à les voir, c’est parce qu’ils réfléchissent ou diffusent la lumière environnante. Si on éteint la lumière, ils deviennent invisibles, on parle alors de source secondaire. (Cours de collège niveau 5eme, s.d)
7
1.3.1 Source primaire
Ce sont des corps qui produisent la lumière qu’ils émettent. On trouve dans cette catégories dont des corps ayant une température très élevée comme le Soleil, les flammes, des braises incandescentes, le filament d’une lampe à incandescence, etc.
Des corps à température ambiante font également partie de cette catégorie et produisent leur lumière grâce à des phénomènes électriques et chimiques, comme les vers luisants et certains animaux aquatiques (on parle alors de bioluminescence), ainsi que les écrans de télévision, d’ordinateur ou de téléphone portable.
1.3.2 Sources secondaires
Sont des objets diffusants et ce sont des corps qui ne produisent pas de lumière mais qui renvoient la lumière reçue. On dit que ces corps diffusent la lumière.
La diffusion est un phénomène au cours duquel un corps commence par recevoir de la lumière puis renvoie toute ou une partie de cette lumière dans toutes les directions.
Un objet diffusant n’est donc une source de lumière que lorsqu’il est lui-même éclairé par une source primaire ou par un autre objet diffusant.
La lune, éclairée par le soleil, ainsi que les autres planètes du système solaire sont des objets diffusants tout comme un écran de cinéma éclairé par un projecteur. En fait tous les objets (et les personnes) qui nous entourent sont des objets diffusant car ils diffusent la lumière des lampes ou celle du soleil. (Cours de collège niveau 5eme, s.d)
1.4 Les grandeurs photométriques
Les grandeurs photométriques sont à la base de toutes les mesures en éclairage et il en existe quatre fondamentaux : L’intensité lumineuse ; le flux lumineux ; l’éclairement (lux) ; la luminance (candela/m²). (Guide de l’éclairage, 2017)
1.4.1 La photométrie
La photométrie est l'art de mesurer le rayonnement lumineux tel qu'il est ressenti par la vision humaine, et, par extension, l'étude quantitative de la transmission de ce rayonnement.
Les appareils de mesure de grandeurs photométriques sont munis de filtres optiques qui effectuent cette pondération. Les longueurs d'ondes auxquelles s'intéresse la photométrie
8
correspondent, en effet, à des fréquences largement au-delà des possibilités de traitement électronique direct, excluant une autre mesure que celle de la puissance moyenne.
Le domaine d'application principal de la photométrie est l'éclairagisme. Ses unités sont d'usage courant en architecture, en photographie, en audiovisuel, etc. elle est déterminante la fabrication des instruments d'optique. (Cours de collège niveau 5eme, s.d)
1.4.1.1 Le flux lumineux
Le flux lumineux d'une source de lumière est l'évaluation, selon la sensibilité de l'œil, de la quantité de lumière rayonnée dans tout l'espace de cette source. Il s'exprime en LUMEN (lm).
(Colorometie, s.d)
1.4.1.2 L’intensité lumineuse
Partie de flux lumineuse la plus petite possible dans une seul direction une source n’émet pas forcement de la lumière d’une façon égale dans tout la direction, il est donc utile de connaitre le flux rayonne dans chaque direction. (Agence culturel alsace, s.d)
Il est une des sept unités du système international mais qui est peu utilisée seule dans l'éclairage à part pour des luminaires très directifs (voir plutôt la luminance ci-dessous qui reprend cette grandeur).Unité : candela (cd) lumen par stéradian.
1.4.1.3 L’éclairement
L’éclairement (lux), qui peut est notamment utilisé pour exprimer la quantité de lumière souhaitée sur une surface dans une pièce.
Figure 2 : L'intensité lumineuse d'une source pour éclairer une surface.
Source : (Ast74, 2012) Figure 1: L'éclairement d'une surface
Source : (Agence Culturelle Grand Est, 2011)
9
Les normes d éclairement
Tableau 1: Quelque norme d'éclairement dans certain espace Source : (Campion, 1999-2015)
1.4.1.4 La luminance
La luminance correspond au nombre de candela par m² de surface apparente, elle caractérise l’aspect lumineux d’une surface éclairée ou d’une source dans une direction précise. Une source lumineuse primaire (projecteur) ou secondaire (surface réfléchissante) émet vers l’œil des rayons lumineux. Symbole : L, Unité : candela par m2 (Cd/m2). (Agence CulturelleGrand Est, 2011)
L’espace La norme
Paysage sous la pleine Lune E = 0,2
Eclairement pour une lecture confortable E =100 à200 lux Eclairement pour une vision finie des
couleurs (exemple : salle de dessin)
E = quelques 102 lux
Eclairement en extérieur sous un ciel gris E =1000 lux Eclairement sous scialytique (salle
d’opération)
E =3000 lux Paysage sous le Soleil d’été au max E =10000 lux
Eclairements en intérieurs E =100000 lux
Figure 3 : La luminance d'une source pour éclairer une surface.
Source :(Agence culturelle grand est, 2011)
10 1.4.1.5 Le facteur de lumière du jour (FLJ).
Le FLJ mesure le rapport entre l’éclairement intérieur reçu sur le plan de travail et l’éclairement extérieur sur une surface horizontale, il s’exprime en %, on recommande des valeurs de FLJ minimum de référence dans tout bâtiment en fonction de son utilisation. Les valeurs recommandées au fond des locaux sont (Helpendoc, s.d) :
• Usines : 5% ;
• Bureau : 2% ;
• Salles de cours : 2% ;
• Salle d’hôpital : 1% ;
L’éclairement naturel (et donc le FLJ) est constitué de 3 composantes (Helpendoc, s.d) : Composante directe du ciel : éclairement provenant directement de la partie visible du ciel ;
Composante réfléchie extérieure : éclairement parvenant au point par réflexion sur les façades ;
Composante réfléchie intérieure : éclairement parvenant au point par réflexion sur les faces intérieure.
1.5 Les caractéristiques physiques de la lumière naturelle
Dans la notion de caractéristique de lumière on peut dit généralement que :(Freebox. e .m .c.2 , s.d)
La lumière est une onde. La grandeur qui se propage est un champ électromagnétique ;
La lumière peut se propager dans le vide et dans la matière ;
Tableau 2 :L’évaluation des degrés du flux de la lumière du jour dans l'espace intérieur.
Source :(Energie+, 2004)
11
Dans le vide et dans les milieux homogènes, la lumière se propage en ligne droite. Les rayons lumineux sont des segments de droite.
1.5.1 Le rayonnement et le spectre électromagnétique
Le spectre électromagnétique représente l’ensemble des rayonnements de différentes énergies qui se propagent sous forme d’ondes à la fois électriques et magnétiques. Lorsqu’un champ magnétique est généré, un champ électrique correspondant l’est aussi et vice versa. Les deux champs, qui se déplacent comme une onde, sont perpendiculaires. Le terme « rayonnement
» désigne toute forme d’énergie qui se déplace dans l’espace.
Le rayonnement électromagnétique est l'une des nombreuses formes sous lesquelles l'énergie se propage dans l'espace. (Teachnuclear, 2018)
1.5.2 Les Spectres lumineux
Ensemble des rayons lumineux colorés formant une palette allant de l'ultraviolet à l'infrarouge. Ce spectre peut être analysé en décomposant la lumière à travers un prisme.
On peut prendre comme limites du spectre visible, la réponse de l'œil humain : de 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). (vetofichselarl, 2002)
1.5.3 Les phénomènes physiques de la lumière 1.5.3.1 La diffusion
La surface absorbe la lumière et diffuse une partie des longueurs d’ondes dans toutes les directions ; une surface blanche réfléchit l’ensemble des longueurs d’ondes de visibles ; une couleur les longueurs d’ondes corresponde aux cette couleur.
Si la surface est un miroir les réfléchit aura les mêmes angles que le rayant incident.
1.5.3.2 La réfraction
Changement de la direction de propagation d'une onde électromagnétique ou acoustique passant d'un milieu dans un autre.
1.5.3.3 Diffraction
Désigne le phénomène par lequel les rayons lumineux issus d’une source ponctuelle sont divisés de leur trajectoire rectiligne. La lumière qui passe par l’embrasseur d’une porte une fenêtre dans un mur, ou encore l’interstice entre le toit et le mur subit ainsi une diffraction.
12 1.5.3.4 La réflexion
Lorsque la lumière atteint un nouveau milieu une partie est réfractée tandis que l’autre partie est renvoyée dans le premier milieu: on dit que cette lumière subit une réflexion. (Franck, 2012)
1.6 La lumière naturelle et le bâtiment
La lumière naturelle est l’un des éléments les plus importants dans l'architecture. La valorisation de l’éclairage naturel dans les bâtiments répond à un double objectif : le premier est la recherche du confort visuel et de l’ambiance lumineuse car la lumière du jour est la plus adaptée à la physiologie de l’homme ; le deuxième objectif est la recherche d’efficacité énergétique et la maîtrise des consommations d'énergie (en terme d’électricité).
Les stratégies de l'éclairage naturel peuvent contribuer à réduire la consommation énergétique dans les bâtiments ainsi que les émissions de gaz à effet de serre par la réduction des besoins de leur éclairage électrique et de refroidissement [Scartezzini et al, 1993, 1994.]. C’est pour cette raison que l’éclairage naturel d’un bâtiment doit prendre en compte des facteurs influençant l’orientation, la taille, l’emplacement des fenêtres, les caractéristiques du vitrage, le contrôle d’éclairage, l’effet psychologique de la lumière, etc. (Daich, 2011)
1.7 Les stratégies de la lumière naturelle
L’intérêt de la lumière naturelle pour la performance énergétique du bâtiment, la santé et le bien-être de ses occupants s’impose progressivement comme une évidence. Pourtant, la prise en compte de la lumière naturelle dans la conception des bâtiments. (Jean-Pierre, 2012)
Figure 4:Représente les quatre phénomènes physiques de la lumière.
Source :(Demaria, 2012)
13
La stratégie de la lumière naturelle est l’étude de la relation entre la lumière naturelle et le bâtiment selon cinq concepts destinés à favoriser la meilleure utilisation possible de la lumière naturel. (André De Herde, 2004)
Capter la lumière naturel, ce qui nécessite de tenir compte de l’influence de type de ciel, de moment de l’année, de l’heure, de l’orientation, et de l’inclinaison d’ouverture ainsi que l’environnement de bâtiment ;
Transmettre la lumière naturelle, grâce à l’étude de caractéristique de la fenêtre, des démentions du locale et de son aménagement intérieure ;
Distribuer la lumière naturelle, en jouant sur le type de distribution lumineuse, la répartition des ouvertures, agencement des parois intérieur, le matériau de surface de locale, les zones et les system de distribution lumineuse ;
Se protéger de la lumière naturelle, par le choix et l’emplacement de protections solaires ;
Contrôler la lumière naturelle, par des méthodes et des systèmes de gestion de l’éclairage.
1.7.1 Impact de l'environnement construit sur l'édifice
L’ombrage et la végétation ont un rapport direct avec la quantité de lumière reçue dans un endroit déterminé. Dans un site non désherbé et plein de végétation , de relief , de bâtiment et autres constructions voisines qui provoque un certain degré de masquage , les outils d’Ecotect ou Sketchup seront le bon recours pour mesurer l'impact de l'effet de masquage et mettre aux contraintes. Il est à noter que la future extension du site doit être prise en considération.
17.2 Impact des éléments du bâtiment sur d'autres parties
D’autres obstacles qui ont un effet direct sur la quantité de la lumières sont des masques proches qui sont des éléments architecturaux liés au bâtiment lui-même ; exemple : les murs de refend, les surplombs, les balcons, les protections solaires fixes qui sont traitées en détail dans le dossier limiter les charges thermiques. Toujours, les outils d’Ecotect ou Sketchup sont les bons moyens pour visualiser l’ombrage généré par les masques proches.
1.7.3 Distribuer et orienter les locaux
Le confort visuel exige un certain nombre de paramètres ; la bonne orientation des bâtiments et locaux, la bonne accessibilité et fonctionnalité, la vue, le taux de bruit et l’efficacité énergétique, toutes les orientations ont un impact direct sur l’éclairage naturel mais la conception
14
du bâtiment doit prendre en charge l’emplacement des ouvertures de telle façon que le soleil pénètre à l'intérieur d'un local au moment propice. Les orientions suivantes nous montre plus d’explications :
L'orientation Nord :
Assure la meilleure qualité lumineuse ;
Sa lumière est égale en matière de rayonnement solaire diffus pendant toute l’année ;
Suscite peu d'éblouissement grâce à son éclairage constant conçu pour éclairer les locaux, les bureaux et les chambres des logements.
L'orientation Sud :
Apporte un éclairement important ;
Sa lumière est facile à contrôler ;
Assure un ensoleillement maximal en hiver ;
Assure un ensoleillement minimal en été ;
C'est l'orientation à favoriser pour les séjours des logements.
Les orientations Est ou Ouest :
Apportent l’inconfort visuel par éblouissement et surexposition en été ;
Provoquent de la surchauffe dans le bâtiment.
1.7.4 Optimiser les proportions du local
Un volume compact permet de diminuer l'enveloppe de déperdition et donc de diminuer les pertes thermiques et les coûts de construction associés. Or pour éclairer naturellement toute la surface d'un local, sans avoir recours à des systèmes complexes de distribution lumineuse, il est préférable d'adopter une faible profondeur de local et donc de diminuer la compacité du bâtiment.
En effet, la lumière ne pénètre significativement que jusqu'à une distance d'une fois et demie la hauteur du linteau de la fenêtre par rapport au sol. Dès lors, au-delà d'une certaine profondeur, les niveaux d'éclairement chutent au fond de la pièce. Il convient donc de localiser de façon privilégiée les activités humaines dans cette zone éclairée naturellement. (Guide de batiment durable , 2013)
15 o Profondeur d'éclairement :
On peut considérer qu'une pièce d'un logement est correctement éclairée jusqu'à une profondeur de :
Profondeur chambres < 2,5 x (hLi - 0,8) ;
Profondeur cuisines < 2,5 x (hLi - 0,8) ;
Profondeur séjour < 3 x (hLi - 0,8) ;
Il est important de souligner que (Bruxelles environnement, 2010) :
Si la profondeur du local à une grande influence sur la quantité de lumière naturelle, la hauteur sous plafond en a beaucoup moins ;
Le niveau d'éclairement est d'autant plus élevé dans un local que celui-ci est large (pour un rapport de surface vitrée/surface au sol constant).
1.7.5 Optimiser les ouvertures
La taille et l'emplacement des ouvertures d'un bâtiment sont des éléments déterminants de la quantité de lumière extérieure qui parvient à l'intérieur des locaux. Pour rappel, le RRU impose un taux de surface vitrée ≥ 20 % dans les locaux habitables.
Il est intéressant d'augmenter la surface des ouvertures afin de maximiser la quantité de lumière dans les locaux. Or, des considérations de confort thermique et d'économie d'énergie recommandent de limiter la surface vitrée. Ce compromis à trouver est expliqué dans le dossier Diminuer les pertes par transmission. (Brussel,Guide Bâtiment Durable, 2013)
Figure 5 : Représente la zone correctement éclairé.
Source : (Guide bâtiment durable, 2013)
.._https://www.guidebatimentdurable.brussels/fr/2-capter-la-lumiere- naturelle.
16 Forme des ouvertures
L'éclairement du fond du local ainsi que l'uniformité d'éclairement augmentent avec la hauteur de la fenêtre, pour une même surface vitrée, une fenêtre haute éclaire davantage en profondeur. L'idéal réside donc dans une fenêtre dont le linteau est élevé.
Position des ouvertures
Plus la fenêtre est élevée, plus la zone éclairée naturellement est profonde et meilleure est l'uniformité d'éclairement.
Les allèges vitrées sont inutiles du point de vue de l'éclairement et augmentent les déperditions thermiques. Cependant les baies avec allèges vitrées ont un rôle esthétique indéniable puisqu'elles font participer les paysages extérieurs à l'ambiance visuelle de l'espace de sorte qu'un arbitrage entre recherche de communication visuelle vers l'extérieur et déperdition thermique est nécessaire. Une allège basse peut représenter un compromis intéressant.
1.7.6 Matériau de transmission
Le choix du matériau de transmission utilisé (généralement, un vitrage) influence également la lumière transmise. Celui-ci peut être transparent ou translucide. La quantité de lumière naturelle qui pénètre dans le bâtiment est d'autant plus grande que le facteur de transmission lumineuse du matériau de transmission est élevé.
L'inclinaison du matériau de transmission :
Toutes influences confondues, la réflectivité naturelle d'un vitrage dépend de l'angle d'incidence des rayons du soleil avec le vitrage.
L'illustration ci-dessous montre la diminution rapide du taux de transmission pour des incidences supérieures à 60°. (Brussel, Guide Bâtiment Durable, 2013)
Figure 6:Variation du taux de transmission en fonction de l'angle d'incidence du rayonnement solaire.
Source :(Brussel, Guide Bâtiment Durable, 2013)
17
1.8 Les éléments architecturaux de la maitrise de la lumière dans le bâtiment 1.8.1 Ouverture
1.8.1.1 Ouverture latérale ou zénithale
Au niveau de l'apport de lumière naturelle, une ouverture zénithale s'ouvre sur la totalité de la voûte céleste, elle induit une meilleure pénétration de lumière, particulièrement par temps nuageux. La distribution lumineuse obtenue par une ouverture zénithale est aussi beaucoup plus homogène que celle produite par une fenêtre latérale.
De plus, la lumière entre dans les locaux par le plafond, ce qui limite a priori les phénomènes d'éblouissement. L'éclairage zénithal convient spécialement à la pénétration de la lumière naturelle dans les bâtiments bas et profonds. (Gérard, 2012)
Par contre, la lumière latérale est favorable à la perception du relief. L'entretien est également plus facile que pour une ouverture zénithale. De plus, le bilan thermique est en faveur d'une ouverture verticale. (Gérard, 2012)
Figure 7: Déférentes types d'ouverture.
Source :(Gérard, 2012)
Figure 9 : la pénétration de la lumière dans une ouverture latérale.
Figure 8 : Les deux catégories des ouvertures pour capter la lumière naturelle.
Source :(Player, 2018)
18 1.8.1.2 Les dimensions de l'ouverture
On peut quantifier l'apport de lumière naturelle dans un local par le facteur de lumière du jour (FLJ). Exprimé en %, il exprime le rapport entre l'éclairement intérieur sur le plan de travail dans le local, et l'éclairement extérieur sur le plan horizontal, en site dégagé, par ciel couvert.
Plus le facteur de lumière du jour est élevé, plus le temps d'utilisation des locaux avec la lumière naturelle est élevé, limitant ainsi la consommation d'éclairage artificiel. (Energie+, 2004)
1.8.1.3 L'emplacement de l'ouverture
L’emplacement d’ouverture jeu un rôle très important pour l’éclairement d’un local. Plus la fenêtre est élevée, mieux le fond du local est éclairé et plus la zone éclairée naturellement est profonde. Si le fond du local reçoit une valeur de référence 100 pour la fenêtre basse, il recevra 128 pour la fenêtre à mi-hauteur et 143 pour la fenêtre haute.
A surface égale, l'efficacité lumineuse d'une fenêtre est donc maximale au niveau d'un bandeau horizontal, situé en partie supérieure de la paroi.
Une telle fenêtre en hauteur procure les avantages suivants :(Sigrid, 2004)
Une répartition très uniforme de la lumière dans l'espace ainsi qu'un bon éclairage du fond du local ;
Une source de lumière au-dessus de la ligne de vision, ce qui réduit les risques d'éblouissement direct.
Cependant, le seuil se trouve au-dessus du niveau de l’œil, la vue sur l'extérieur est impossible. La fenêtre ne peut jouer son rôle de lien entre un local et son environnement. De plus, une zone d'ombre est formée à proximité du mur de fenêtre. En général, il est préférable de coupler une telle fenêtre avec une fenêtre classique, équipée de protections solaires.
Figure 10: Bandeau horizontal situé en partie supérieure de la paroi Source : (Energie+, 2004)
19
Pour maximiser les apports de lumière naturelle, on peut également interrompre un faux plafond à proximité de la fenêtre pour favoriser la pénétration de la lumière naturelle par cette ouverture.
Ce procédé est connu sous le nom de "plafond biaisé".
C’est la zone inférieure d'une fenêtre qui est la moins efficace en matière d'éclairage naturel.
La présence d'une allège opaque est donc thermiquement préférable (présence d'une isolation pour diminuer les pertes en hiver et opacité vis-à-vis des apports solaires). (Sigrid, 2004)
1.8.1.4 La forme de la fenêtre
Lorsque la largeur de la fenêtre diminue, la répartition devient moins uniforme, bien que l'éclairement moyen soit pratiquement le même dans les trois cas étudiés. Par contre, l'éclairement du fond du local augmente avec la hauteur de la fenêtre. Pour une même surface vitrée, une fenêtre haute éclaire davantage en profondeur. L'idéal réside donc dans une fenêtre horizontale, mais dont le linteau est élevé. En première approximation, une pièce est convenablement éclairée jusqu'à une profondeur de 2 à 2,5 fois la hauteur du linteau de la fenêtre par rapport au plancher.
Dans les deux cas (voir la Figure 12), les fenêtres ont une superficie vitrée totale identique et la même hauteur; leur allège est située au même niveau par rapport au sol. La moyenne des éclairements varie peu, mais la répartition de la lumière dans la partie du local avoisinant les fenêtres est différente. Dans le cas de deux fenêtres séparées, une zone d'ombre apparaît entre celles-ci, ce qui peut créer des problèmes de confort visuel pour les occupants. (André De Herde, 2004)
Figure 11: Plafond baise Source : (Sigrid, 2004)
20 1.8.2 Châssis
« Cadre fixe ou mobile, vitré, grillagé, plein ou à lames, participant à la fermeture d'une baie ». (Larousse).
C’est un cadre prend généralement la forme rectangulaire, peut être en bois, en métal ou en pierre pour le but d’enchâsser ou de supporter un objet ou une surface de nature variée. Le type et la taille du châssis modifient la vue vers l'extérieur et la quantité de lumière admise dans un édifice, le châssis fixe sera sans conteste le plus mince mais il empêche le plaisir du contact direct avec l'air extérieur.
Le matériau utilisé pour le châssis détermine également son encombrement : en général, un châssis en bois est plus mince qu'un cadre en aluminium à coupure thermique. Les châssis en PVC sont les plus larges. Mais les innovations récentes permettent de plus en plus de diminuer l'impact visuel des châssis et d'augmenter ainsi la quantité de lumière captée. (Energie+, 2004)
1.9 Conclusion
La lumière est un élément très important dans notre vie ,elle nous donne la possibilité de voir les choses dans ses différent dimensions , mais la mauvaise gestion de cette lumière nos dans un fausse lecture aux choses et provoque un inconfort visuel et psychologique ,donc il faut que gérés la lumière dans les bâtiment architecturel et de permettre de la pénétration d’une façon étudier ,chaque pièce dans un bâtiment comporte un dégrée d éclairement conforme à l’activité que se déroule auquel .
Figure 12: Les types des fenêtres Source :(André De Herde, 2004)
21
Chapitre 2 : le confort visuel et l’ambiance lumineuse.
2.1 Introduction
A travers le temps, l’être humain a toujours essayé de créer des conditions favorables pour son confort et ses activités, toute en s’adaptant à son environnement par la recherche des différentes solutions pour faire face au climat.
Parmi ses conforts, on parle de confort visuel qui est liée à la lumière et l’homme est intimement lié à la lumière. L’obtention d’un environnement visuel confortable dans un locale favorise le bien être des occupants, par contre un éclairage trop faible ou trop fort mal reparti dans l’espace ou dont le spectre lumineux, mal adapte à la sensibilité de l’œil ou à la vision des couleurs, provoque une fatigue et des troubles visuels accompagner d’une sensation d’inconfort et d’une performance visuel réduite. C’est pourquoi l’être humain consiste à avoir une ambiance lumineuse satisfaisante quantitativement en termes d’éclairement et d’équilibre des luminances, et qualitativement en termes de couleurs.
Dans ce chapitre qui est structuré en deux parties, on a l’intérêt de définir le confort visuel et ses paramètres, sa relation avec l’architecture et aussi une deuxième partie sur l’ambiance lumineuse avec l’identifier de ces différents types et ces paramètres.
2.2 Le confort visuel 2.2.1 Définition du confort
Etymologiquement, le terme confort, tiré du mot anglais « comfort », fait allusion au bien- être matériel résultant des commodités de ce dont on dispose ou à l’ensemble des éléments qui contribuent à la commodité matérielle et au bien-être mais également au « sentiment de bien-être et de satisfaction ». ( Larousse, 1979)
Quant aux spécialistes de l’éclairage, C.A. ROULET le définit comme étant « une sensation subjective fondée sur un ensemble de stimuli». (Roulet, 1987), c'est-à-dire des facteurs internes ou externes qui provoquent une réponse de l'organisme. Selon l’auteur, le critère de confort correspond à la satisfaction des occupants.
Le confort visuel est défini comme une condition subjective de bien-être visuel trouvant son origine dans l’environnement. (Energie +, 2004)
22
2.2.2 Définition du confort visuel
D’après le Syndicat de l’Eclairage de France, le confort visuel fait référence aux conditions d’éclairage nécessaires pour accomplir une tâche visuelle déterminée sans entraîner de gêne pour l’œil. (SDL : Syndicat de l’éclairage , s.d)
Selon L. MUDRI, il implique « l’absence de gêne qui pourrait provoquer une difficulté, une peine et une tension psychologique, quel que soit le degré de cette tension ». (MUDRI, 2002) Quant à l’association Haute Qualité Environnementale, elle définit le confort visuel comme la dixième cible du projet de bâtiment de Haute Qualité Environnementale. (Hetzel, 2003)
L’ensemble des définitions du confort visuel mentionnées ci-dessus, donne une idée sur la complexité de ce concept. Le confort visuel est donc la sensation subjective qui n'existe pas en elle-même. Ses exigences élémentaires en matière d’éclairage sont les suivantes :
Eclairage naturel optimal en termes de confort et de dépenses énergétiques ;
Eclairage artificiel satisfaisant et en appoint de l’éclairage naturel ;
Relation visuelle suffisante avec l’extérieur ;
Fonction des apports d’éclairage naturel qui procure une meilleure qualité de lumière, tant au niveau physiologique que psychologique, qu’un éclairage électrique.
2.2.3 Eléments du confort visuel
Les principes de mise en œuvre du confort visuel, selon l’association H.Q.E, sont les Suivants (Hetzel, 2003) :
Disposer de la lumière du jour dans les zones d’occupation situées en fond de pièce ;
Rechercher un équilibre des luminances de l’environnement lumineux extérieur ;
Eviter l’éblouissement direct et indirect ;
Accéder à des vues dégagées et agréables depuis les zones d’occupation des locaux ;
Protéger l’intimité de certains locaux ;
Faire appel à des revêtements clairs pour la décoration des locaux ;
Optimiser les parois vitrées, en termes de confort visuel, en traitant leur Positionnement, dimensionnement et protection solaire.
Dans les équipements publics où la lecture et l’écriture sont les deux tâches visuelles principales, les éléments du confort visuel (Benedicte, 2011) les plus importants sont représentés dans la figure 13 qui affecte une solution de conception architecturale
23 2.2.3.1 Niveaux d’éclairement lumineux
Le niveau d’éclairement à prévoir devrait être adapté à un local, et aux activités qui auront lieu dans ce local (qui peuvent parfois demander des conditions très différentes).
Il peut sembler logique d’avoir besoin d’un éclairage différent pour effectuer une tâche telle un travail de précision, se maquiller ou se raser, éplucher une pomme de terre, lire un livre, se détendre dans un fauteuil, ou simplement passer dans un corridor. En fonction de ces activités, un nombre de lux est nécessaire pour leur pratique.
Les valeurs recommandées par type de local ou d’activité sont reprises dans divers règlements ou normes, Ceci dit, il y a plusieurs moyens pour générer ce nombre de lux qui dépend directement du nombre de luminaires, et de la « puissance » lumineuse de chacun d’eux.
Selon Demeyer, l’influence des coefficients de réflexion des parois des locaux est aussi importante, parce que la composante due aux réflexions de l’éclairage naturel n’est pas à négliger. (Deneyer, s.d)
D’autre part, le luminaire en tant que tel a aussi une importance prépondérante dans la quantité de lumière qui arrive exactement là où il faut (concentration, diffusion, absorption, etc.) Il peut être judicieux de placer plusieurs points lumineux de caractéristiques différentes afin d’avoir toute la flexibilité voulue pour couvrir les différents besoins d’utilisation du lieu.
Un éclairement moyen recommandé est généralement fixé en fonction de la destination de l’espace, et de la précision de la tache visuelle qui doit y être exercée.
Figure 13 : Les éléments de confort visuel.
Source : (Bénédicte Collard, 2011)
24
Niveau d’éclairement en fonction d’activité
Niveau d’éclairement requis en fonction des espaces
2.2.3.2 Éclairement uniforme
Un éclairement uniforme dans toute la zone d’activité propre, va éviter aux yeux de devoir sans cesse s’adapter aux variations d’éclairement, et donc de les fatiguer inutilement. Pour ce critère, il faut tenir compte non seulement de l’uniformité d’éclairement en lux (incluant l’absence de scintillement, etc.), mais aussi de l’uniformité de couleur de cet éclairage, et entre le travail, zone de travail, et l’environnement (support, murs, etc.).
Un éclairement uniforme est nécessaire pour éviter d'incessantes et fatigantes adaptations des yeux, et pour garantir un niveau d'éclairement suffisant quel que soit l'endroit où l'on dispose le poste de travail.
Tableau 3 :L’éclairement moyen requis en fonction de l'activité.
Source : (De Herd, s.d.)
Tableau 4 :L'éclairement recommandée selon la norme NBN L13-006.
Source: (Deneyer, s.d.)
25
Pour un même niveau d'éclairement du plan de travail, la première situation est nettement plus agréable que la troisième.
2.2.3.3 Eblouissement
« L’éblouissement résulte de conditions de vision dans lesquelles l’individu est moins apte à percevoir les objets, suite à des luminances ou à des contrastes de luminance excessif dans l’espace et dans le temps ». (Sigrid, 2001)
L’individu est moins apte à percevoir les objets suite à des luminances ou à des contrastes de luminance excessifs dans l’espace et dans le temps. L’éblouissement se produit quand une source brillante de lumière est présente dans le champ visuel ; le résultat est une diminution de la capacité de distinguer les objets et cela conduit à la fatigue visuelle.
En éclairage naturel, l'éblouissement peut être provoqué par la vue directe du soleil, par une luminance excessive du ciel vu par les fenêtres ou par des parois réfléchissant trop fortement le rayonnement solaire, et provoquant des contrastes trop élevés par rapport aux surfaces voisines. « Il est intéressant de noter qu'une plus grande ouverture à la lumière naturelle cause moins d'éblouissement qu'une petite, car elle augmente le niveau d'adaptation des yeux et diminue le contraste de luminance. En éclairage artificiel, l'éblouissement peut être provoqué par la vue directe d'une lampe ou par sa réflexion sur les parois polies des luminaires, sur les surfaces du local ou sur les objets. » (DAICH, 2011)
Figure 14 :L'éclairement uniforme.
Source : (Energie +, 2004)
26 a- Types d’éblouissement
Selon Moore, l’éblouissement peut être direct ou indirect. Ces deux catégories peuvent être données en fonction des sources qui provoquent l’éblouissement.
a.1 L’éblouissement direct : Ce type d’éblouissement est causé par une source de lumière qui se situe dans la même direction ou dans une direction voisinant de l’objet regardé. (Moore, 1985) a.2 L’éblouissement indirect : Les réflexions de sources lumineuses sur des surfaces brillantes provoquent cet éblouissement. C’est pour cette raison qu’il est aussi appelé éblouissement réfléchit. Cette surface brillante peut être un écran d’ordinateur, un tableau, un plan de travail, ou une surface satinée qui reflète l’image d’une source lumineuse. (Belakehal, 2007)
b- Les sources d’éblouissement
En éclairage naturel, les sources principales d’éblouissement sont (Bodart, 2002) :
La vision directe du soleil ou du ciel au travers des fenêtres ;
La réflexion du soleil ou du ciel sur les bâtiments voisins ;
Un contraste de luminance excessif entre une fenêtre et le mur dans lequel elle s’inscrit ;
Un contraste de luminance excessif entre une fenêtre et son châssis ;
Une surface de luminance trop élevée par rapport aux surfaces voisines.
Dans le cas particulier des écrans d’ordinateur, il convient de tenir compte des points suivants :
Les fenêtres doivent être équipées de protections solaires efficaces sur le plan visuel sur toutes les façades. Il est recommandé d’en confier la gestion aux occupants eux-mêmes ; La luminance de chaque partie de l’environnement que l’observateur peut voir par réflexion dans son écran doit être aussi uniforme et faible que possible.
Figure 16 :L'éblouissement.
Source : (Auteur)
Figure 15 : Source lumineuse de haute luminance Source : (Enviroboite, 2006)
