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L’éclairage naturel ou Eclairage Zénithale

L’introduction de la norme européenne EN 17037 sur l’éclairage zénithal a marqué un événement significatif pour l’industrie de la construction en Europe. C’est la première fois qu’une norme unique et harmonisée est dédiée exclusivement aux voûtes zénithales, offrant ainsi un cadre clair aux équipes de projet. Malgré plusieurs années de développement, cette norme ambitieuse offre une grande flexibilité aux concepteurs.

La norme couvre les aspects essentiels de la conception de l’éclairage naturel en établissant des niveaux minimaux de performance dans quatre domaines clés :

  1. Exposition à la lumière naturelle : elle traite du contrôle du volume et de la diffusion de la lumière du jour dans l’espace, visant à optimiser l’éclairage naturel.
  2. Vue sur l’extérieur : elle évalue la qualité de la vue à travers les fenêtres et les lanterneaux, permettant ainsi aux occupants de bénéficier d’une connexion visuelle avec l’extérieur.
  3. Rayonnement solaire : cette partie concerne le calcul de la durée d’exposition au soleil et propose des solutions pour éviter les problèmes de surchauffe liés à une exposition excessive.
  4. Éblouissement : elle vise à maintenir l’éblouissement à un niveau acceptable, contribuant ainsi à améliorer le confort visuel des occupants.

En outre, la norme propose des recommandations pour une conformité « moyenne » et « élevée » dans chaque domaine, permettant ainsi aux équipes de projet qui le souhaitent de dépasser les exigences minimales.

En résumé, la publication de la norme EN 17037 représente une avancée majeure en offrant un cadre harmonisé pour la conception de l’éclairage zénithal. Elle définit des critères clairs de performance et encourage les équipes de projet à viser des niveaux de conformité plus élevés. Cela favorise une approche plus efficace et responsable de l’éclairage naturel dans les bâtiments.

Exposition à la lumière naturelle

Dans le domaine d’application de la nouvelle norme, l’objectif principal est de créer une « impression subjective adéquate de légèreté en intérieur » en utilisant des sources naturelles d’éclairage. Pour définir cette impression, le groupe de travail s’est basé sur les niveaux d’éclairage intérieur considérés comme adéquats dans les normes d’éclairage existantes, notamment la norme EN 12464-1, et a choisi une valeur de 300 lux.
Pour respecter les recommandations minimales pour les espaces intérieurs éclairés par des fenêtres ou des murs-rideaux, plus de 50% de l’espace doit atteindre un éclairement de 300 lux pendant plus de la moitié des heures de jour de l’année. De plus, afin d’éviter la création de zones particulièrement sombres à l’intérieur d’une pièce, un éclairement minimum de 100 lux doit être atteint dans l’ensemble de l’espace pendant la même période.

Si des lanterneaux sont utilisés pour apporter la lumière du jour dans l’espace, les exigences sont plus élevées, avec un éclairement de 300 lux requis dans l’ensemble de l’espace pendant au moins la moitié des heures de jour.

La norme propose deux méthodes pour évaluer l’exposition à la lumière dans un projet. La méthode la plus simple consiste en un calcul du facteur de lumière du jour en utilisant un ciel couvert normalisé défini par la Commission internationale de l’éclairage (CIE). Étant donné que la norme s’applique à une vaste zone géographique, un tableau est fourni pour adapter le facteur de lumière du jour visé en fonction de l’éclairement de la capitale du pays.

L’autre méthode, plus précise, repose sur l’utilisation d’un logiciel de modélisation de la lumière du jour qui utilise des données climatiques spécifiques à l’emplacement du bâtiment. Cette méthode permet de simuler les variations d’éclairage à des intervalles horaires ou demi-horaires et de prendre en compte des éléments mobiles tels que les stores. Bien que cette méthode soit plus complexe que le calcul du facteur de lumière du jour, elle fournit des résultats plus détaillés et peut être plus pratique pour les concepteurs.

Rayonnement solaire pour une voute zénithale

La recherche a confirmé les nombreux avantages de l’exposition à la lumière du jour sur la santé et le bien-être des individus, en particulier pour les personnes vulnérables telles que les jeunes enfants et les patients malades. Les effets positifs comprennent une meilleure santé des employés, une plus grande satisfaction et productivité au travail, une amélioration de l’attention et de la capacité de mémorisation des élèves, une guérison plus rapide et une réduction de la dépression chez les patients. La lumière du jour peut même avoir un impact positif sur les ventes des magasins.

Cependant, il est essentiel de contrôler les niveaux d’exposition pendant les mois d’été afin d’éviter les points chauds et les températures excessives à l’intérieur des bâtiments. La norme recommande donc une exposition minimale d’une heure et demie à la lumière du jour pour toutes les chambres d’hôpital, les salles de jeux des crèches et au moins une pièce de la maison. Cette valeur est basée sur les niveaux d’ensoleillement au 21 mars, qui correspond à l’équinoxe de printemps. Un tableau est fourni dans la norme pour adapter cette exposition en fonction de la hauteur du soleil dans la capitale de chaque pays concerné. Des calculs détaillés prennent en compte des facteurs tels que la hauteur et la position des vitres, ainsi que tout obstacle environnant.

Pour se conformer à cette norme, les concepteurs doivent donc prendre soigneusement en compte l’emplacement et la taille des fenêtres, ainsi que l’orientation et l’agencement global du bâtiment afin de garantir une exposition adéquate à la lumière du jour tout en évitant les problèmes liés aux températures élevées et à l’éblouissement.

Éblouissement

L’un des principaux défis à relever lorsqu’on travaille avec une source d’éclairage aussi puissante que le soleil est de s’assurer que la lumière n’est pas dirigée vers les yeux des occupants (cela pourrait les distraire ou les gêner). Comme l’éblouissement est susceptible de toucher certaines parties d’une pièce plus que d’autres, la norme a recours au DGP (Daylight Glare Probability), un indicateur d’éblouissement au calcul complexe, afin de déterminer l’éclairement au niveau des yeux dans une pièce et la part de personnes « incommodées » dans la pièce. Pour se conformer aux exigences minimales, le DGP ne doit pas dépasser une valeur seuil (0,45 DGPt) pendant plus de 5% du temps d’utilisation prévu, ce qui devrait assurer le confort de la majorité des utilisateurs. Dans la plupart des cas, l’utilisation de protections solaires mobiles ou rétractables, tels que des stores, devrait aider à résoudre efficacement ce problème.

Vue sur l’extérieur

Le dernier aspect de la norme est une déclaration d’amour à tous ceux qui ont déjà été grondés parce qu’ils « rêvassaient » en regardant par la fenêtre. La norme s’appuie ici encore sur des résultats de recherche, qui soulignent cette fois que regarder par la fenêtre peut avoir un impact bénéfique à la fois sur l’esprit et sur le système visuel.

Pour essayer d’appliquer à cet aspect une mesure qualitative, la norme prend en compte 3 paramètres :

  • Largeur de la vue sur l’extérieur – Il s’agit de la part de la vue horizontale comportant des ouvertures, depuis l’emplacement où les personnes doivent s’asseoir/ se tenir debout. Elle est fonction de la taille et de l’emplacement des fenêtres, ainsi que de la distance et de l’angle des utilisateurs par rapport à elles. Le minimum recommandé est > 14° (basé sur un champ de vision de 360°).
  • Distance extérieure de la vue – C’est la distance jusqu’aux bâtiments les plus éloignés visibles par la fenêtre. Pour permettre aux yeux de se détendre, le minimum requis est > 6 mètres. Elle peut être calculée à l’aide des plans architecturaux.
  • Nombre de plans visibles à partir d’au moins 70 % de la surface utilisée – La norme sépare une vue en trois plans : le ciel, le paysage et le sol. Pour satisfaire aux exigences minimales, les occupants doivent être capables de voir au moins le paysage. Le nombre de plans visibles, ainsi que la largeur de la vue sur l’extérieur, peuvent être calculés à l’aide d’une fonction de représentation de fisheye.

Conséquence pour nos bâtiments

La nouvelle norme est en cours de déploiement dans l’UE et dans un certain nombre de pays tiers. Ses recommandations ne s’appliquent pas seulement aux nouveaux bâtiments, mais peuvent également être appliquées dans le cadre de rénovations importantes.

Je crois sincèrement que cette norme peut améliorer de manière significative la qualité de nos bâtiments. Pour ce faire, il est cependant essentiel que les architectes s’engagent pleinement dans l’esprit de la norme plutôt que de la considérer simplement comme une nouvelle série de cases à cocher. En intégrant de façon précise l’éclairage naturel dès les premières étapes de la conception, il devrait être possible de construire des bâtiments qui utilisent l’énergie plus efficacement, protègent la santé des occupants et leur offrent une expérience plus tonifiante.

Chez INGE PROTECT, nous pouvons vous fournir les systèmes d’éclairage et l’expertise technique qui vous permettront de respecter et d’aller au-delà des exigences minimales de conformité. En utilisant les approches de modélisation les plus récentes, nous pouvons vous aider à affiner chaque aspect d’un bâtiment, y compris son orientation et sa forme, la taille et la position de l’éclairage naturel ou encore la mise en place de protections solaires. Grâce à notre vaste gamme de produits, nous créons des solutions d’éclairage qui combinent des technologies d’éclairage naturel de pointe avec un éclairage basse consommation et des détecteurs de présence intégrés. Cette approche globale nous permet de créer des espaces plus légers et plus sains qui utilisent l’énergie beaucoup plus efficacement.

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