Lumière du Jour et Bâtiments : Stratégies pour des Espaces Intérieurs Durables

Dans notre société moderne, nous passons en moyenne 90% de notre temps en intérieur, soit plus de 21 heures par jour. Cependant, cette réalité est largement méconnue par beaucoup : une étude révèle que 47% des Français estiment passer moins de 14 heures par jour à l'intérieur. Cette méconnaissance souligne l'importance de repenser nos espaces de vie et de travail pour mieux intégrer la lumière du jour. En effet, l'éclairage naturel joue un rôle crucial dans notre santé, notre bien-être, et notre efficacité énergétique. Ce blogpost explore les avantages de la lumière du jour, les techniques pour l'intégrer dans nos bâtiments, ainsi que les défis et innovations associés à cette intégration. 

Avantages et Importance de la Lumière du Jour dans Nos Environnements Intérieurs

Santé et Bien-être

La lumière naturelle joue un rôle crucial dans la réduction du stress et l'amélioration de l'humeur. Des études montrent que les environnements bien éclairés naturellement peuvent diminuer les niveaux de cortisol, l'hormone du stress, chez les occupants. Une enquête menée par Future Workplace a révélé que 78% des employés disent que l'accès à la lumière naturelle et aux vues améliore leur bien-être, et 70% ont rapporté une amélioration de leur performance au travail grâce à un meilleur accès à la lumière naturelle.

La lumière naturelle influence également nos cycles de sommeil et de veille, régulant ainsi notre rythme circadien. Une exposition adéquate à la lumière du jour aide à synchroniser notre horloge biologique interne, ce qui améliore la qualité du sommeil et notre vigilance diurne. Les travailleurs ayant un bon accès à la lumière naturelle dormaient en moyenne 46 minutes de plus par nuit que ceux qui n'en bénéficient pas.

Efficacité Énergétique

L'utilisation de la lumière naturelle permet de diminuer considérablement l'utilisation de l'éclairage artificiel, entraînant ainsi une réduction notable de la consommation d'énergie et donc des coûts énergétiques liés. Selon Facilities Net, une bonne conception d’éclairage naturel peut économiser jusqu’à 75% de l’énergie utilisée pour l’éclairage électrique d’un bâtiment.

En plus de cette économie d'énergie, l'intégration de la lumière naturelle contribue également à la durabilité en réduisant les émissions de carbone et en soutenant les objectifs environnementaux.

Confort et Esthétique

La lumière naturelle crée des espaces plus agréables et visuellement attractifs. En intégrant les intérieurs de lumière du jour, on peut accentuer les détails architecturaux et les éléments de design, rendant ainsi les espaces plus vivants et accueillants. Selon une enquête menée par Future Workplace, 73% des employés disent que l'accès à la lumière naturelle améliore l'ambiance de leur espace de travail, ce qui renforce l'attrait et l'usage des espaces. De plus cette étude révèle que 47% des employés se sentent fatigués ou très fatigués en raison du manque de lumière naturelle au travail, soulignant l'importance de l'éclairage naturel pour le bien-être des occupants.

Solutions et Techniques d'Intégration de la Lumière du Jour

Orientation et Conception

L'orientation optimale des bâtiments et une conception réfléchie permet de maximiser l'exposition à la lumière naturelle. En orientant les bâtiments de manière stratégique, par exemple, en plaçant les fenêtres principales au sud dans l'hémisphère nord, on peut capter davantage de lumière du jour tout au long de la journée. Les plans ouverts et les cloisons transparentes permettent également de diffuser la lumière naturelle plus profondément dans les espaces intérieurs, réduisant ainsi le besoin d'éclairage artificiel et créant un environnement plus lumineux et accueillant. La phase de conception est essentielle pour un projet et nécessite plusieurs études et simulations pour maximiser l’utilisation de cette ressource naturelle qu’est la lumière du jour. Le principe de construction passive et architecture bioclimatique est alors primordial, pour en apprendre plus à ce sujet consultez notre blog post dédié.  

Fenêtres et Ouvertures

Le choix des fenêtres dans l’intégration de la lumière du jour permet d’optimiser l’apport en lumière naturelle. Deux coefficients sont importants à considérer concernant la lumière du jour : le coefficient de transmission lumineuse (Tw) et le facteur solaire (Sw). Le coefficient de transmission lumineuse mesure la quantité de lumière visible qui passe à travers une fenêtre, avec des valeurs typiques allant de 0,3 à 0,8. Un Tw plus élevé signifie plus de lumière naturelle entrant dans le bâtiment. Le facteur solaire indique la proportion de l'énergie solaire totale qui passe à travers la fenêtre, influençant les gains de chaleur solaire. Un Sw plus bas est préférable pour les climats chauds afin de réduire les gains de chaleur, tandis qu'un Sw plus élevée est bénéfique dans les climats froids pour maximiser les apports de chaleur solaire.

Puits de Lumières

Les tunnels solaires (Sun Tunnels) et les puits de lumière sont des solutions efficaces pour apporter de la lumière naturelle dans les espaces intérieurs éloignés des fenêtres ou situés dans des zones sombres du bâtiment. Les tunnels solaires, comme ceux proposés par VELUX ou SOLATUBE, utilisent des tubes réfléchissants pour diriger la lumière du toit vers l'intérieur. Les tunnels solaires de SOLATUBE ont le meilleur taux de réflexion de lumière en Europe avec 99.7% de la lumière solaire qui est transmise à travers le conduit. 

Les skylights peuvent également être installés sur tout type de toit et sont disponibles en différentes tailles et styles, permettant ainsi de s'adapter à diverses applications architecturales tout en offrant une source abondante de lumière naturelle. 

Atrium

La création d'atriums au cœur des bâtiments permet à la lumière naturelle de pénétrer à l'intérieur, fournissant une source abondante de lumière tout en servant de points focaux architecturaux. En plus d'améliorer l'esthétique, les atriums contribuent à une meilleure ventilation naturelle. Les cours intérieures fonctionnent de manière similaire en apportant de la lumière naturelle aux espaces environnants et en offrant un espace extérieur protégé pour les occupants. 

Fibre Optique

Les systèmes de fibres optiques pour la lumière naturelle capturent la lumière du jour sur le toit et la transportent vers des espaces intérieurs éloignés ou mal éclairés. Cette technologie innovante permet de fournir de la lumière naturelle dans des zones où les fenêtres et les puits de lumière ne sont pas pratiques ou possibles. Les systèmes de fibres optiques sont particulièrement utiles pour les espaces intérieurs avec des contraintes architecturales spécifiques. Cependant, il faut noter que plus la lumière doit voyager loin depuis le collecteur jusqu'au luminaire, moins elle est intense. Par exemple, un câble de 10 mètres délivre environ 64% de la lumière initiale, tandis qu'un câble de 20 mètres n'en délivre que 40%. 

Matériaux Réfléchissants et Translucides

L'utilisation de matériaux réfléchissants, comme des peintures claires et des surfaces brillantes, permet de maximiser la diffusion de la lumière naturelle à l'intérieur des bâtiments. Un coefficient important à considérer pour ces matériaux est l'Indice de Réflexion de la Lumière (Light Reflectance Value, LRV). LRV mesure le pourcentage de lumière visible réfléchie par une surface. Des valeurs LRV plus élevées signifient que plus de lumière est réfléchie, augmentant ainsi la luminosité de l'espace. Par exemple, une peinture blanche peut avoir un LRV de 80 à 90%, tandis qu'une couleur plus foncée aura un LRV beaucoup plus bas. 

De plus, l’utilisation de matériaux translucides, tels que les panneaux en verre dépoli ou en polycarbonate, permet à la lumière de passer tout en offrant de l'intimité. Ils peuvent être utilisés pour les cloisons intérieures, les façades et les toits, diffusant uniformément la lumière naturelle dans les espaces intérieurs et améliorant ainsi le confort et l'esthétique des lieux. 

Défis et Innovations

Défis

L'éblouissement peut causer une gêne visuelle et réduire le confort des occupants. Pour minimiser l'éblouissement tout en maximisant l'apport de lumière naturelle, des techniques telles que l'utilisation de stores, volets, films solaires, et brise-soleil sont essentielles. L'orientation des fenêtres, l'usage de verres spécifiques et les systèmes de shading dynamique peuvent également contribuer à réduire l'éblouissement tout en permettant une pénétration optimale de la lumière naturelle.

De la même manière, les gains de chaleur solaire associés à l'éclairage naturel peuvent entraîner une surchauffe des espaces intérieurs, surtout en été. De plus, une trop grande proportion de vitrage ou d’ouvertures pour un bâtiment peut réduire sa performance thermique en augmentant les ponts thermiques. Il faut trouver le juste milieu entre intégration de la lumière naturelle et confort thermique pour optimiser l’utilisation des ressources.

Intégration avec les contrôles de lumière

L'utilisation de technologies avancées pour optimiser l'éclairage naturel et artificiel est essentielle pour améliorer l'efficacité énergétique et le confort des occupants. Les systèmes de contrôle de la lumière comprennent des capteurs de lumière, des stores motorisés, et des dispositifs de shading automatisés qui ajustent l'éclairage en fonction de la lumière naturelle disponible. L'incorporation de systèmes de contrôle automatisés, tels que l'éclairage LED connecté à des capteurs de lumière et des systèmes de gestion centralisés, permet de maximiser l'efficacité énergétique. Ces systèmes peuvent ajuster l'intensité de l'éclairage artificiel en fonction de la lumière naturelle, offrant un éclairage constant et agréable tout au long de la journée. Pour en apprendre plus à ce sujet, lisez notre article ici.

Innovation Technologique - Verres Intelligents

Les verres électrochromes, également connus sous le nom de verres intelligents, sont capables de changer de transparence en réponse à une tension électrique. Cette technologie permet de contrôler la quantité de lumière et de chaleur entrant dans un bâtiment, améliorant ainsi le confort intérieur et l'efficacité énergétique. Ces verres peuvent passer d'un état clair à un état teinté en quelques minutes, offrant une flexibilité sans précédent pour la gestion de la lumière naturelle et de la chaleur solaire. Selon Bati Advisor,  son utilisation peut occasionner jusqu’à 30% d'économies d’énergie par rapport à un vitrage standard.

Les verres électrochromes sont particulièrement utiles dans les bâtiments où la gestion de la lumière et de la chaleur est cruciale, comme les bureaux, les écoles, et les hôpitaux. En plus d'améliorer le confort des occupants, ces verres contribuent à la durabilité en réduisant la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre. En apparence, il sont similaires aux vitrages standards et ne nécessitent pas un entretien particulier en dehors d’un nettoyage classique offrant une alternative innovante bien que son prix soit plutôt élevé. Un des leaders du marché est la filiale SageGlass de Saint-Gobain.

Conclusion

L'éclairage naturel revitalise notre santé, dynamise notre bien-être et booste notre efficacité énergétique. En appliquant des techniques ingénieuses comme l'orientation stratégique des bâtiments, le choix judicieux des fenêtres et l'intégration astucieuse de puits de lumière, nous pouvons maximiser ces avantages. Grâce à des innovations technologiques comme les verres électrochromes, nous surmontons habilement les défis liés à l'éblouissement et aux gains de chaleur solaire, créant ainsi des espaces intérieurs durables et confortables.

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