Capter

Capter la lumière du jour consiste à la recueillir pour éclairer naturellement un bâtiment.

La lumière naturelle n'est ni fixe ni toujours égale dans sa qualité et son intensité. Elle dépend d'abord de la localisation choisie, c'est-à-dire de la latitude et de l'altitude du site considéré ainsi que de la pollution de l'air à cet endroit. Pour un bâtiment d'implantation déterminée, la quantité de lumière naturelle disponible est fonction :

• Du type de ciel
• Du moment de l'année,
• De l'heure
• De l'orientation de l'ouverture
• De l'inclinaison de l'ouverture
• De l'environnement physique de l'édifice : bâtiments voisins, type de sol, végétation, …
  

Transmettre

Transmettre la lumière naturelle consiste à favoriser sa pénétration à l'intérieur d'un local.

La pénétration de la lumière dans un espace est influencée par les caractéristiques de l'ouvertures telles que ses dimensions, sa forme, sa position et le matériau de transmission utilisé.

Le matériau de transmission utilisé peut être transparent ou translucide.

Distribuer

Distribuer la lumière naturelle consiste à diriger et à transporter les rayons lumineux de manière à créer une bonne répartition de la lumière naturelle dans le bâtiment.

La difficulté d'utilisation de la lumière naturelle par rapport à la lumière artificielle réside dans la grande inhomogénéité des éclairements qu'elle induit en général. La répartition de la lumière représente un facteur clé pour assurer un éclairage de qualité.

Une répartition harmonieuse de la lumière naturelle dans un bâtiment peut être favorisée par différentes approches basées sur :

• Le type de distribution lumineuse (direct, indirecte),
• La répartition des ouvertures,
• L'agencement des parois intérieures,
• Le matériau des surfaces du local,
• Les zones de distribution lumineuse,
• Les systèmes de distribution lumineuse.

Se protéger

Se protéger de la lumière naturelle consiste à arrêter partiellement ou totalement le rayonnement lumineux lorsqu'il présente des caractéristiques néfastes à l'utilisation d'un local. Pour atteindre le confort visuel, il est essentiel de se protéger de l'éblouissement.

On appelle protection solaire tout corps empêchant le rayonnement solaire d'atteindre une surface qu'on souhaite ne pas voir ensoleillée. Citons, par exemple, la végétation, les auvents, les écrans mobiles ou les vitrages spéciaux.

Le fonctionnement d'une protection solaire peut être basé sur plusieurs phénomènes physiques:

• L'absorption (surplombs, mur de refends, ...),

• La réflexion (light shelves, ...),

• La réfraction (prismes, ...),

• La diffraction (éléments holographiques, ...).

En général, les protections solaires sont classées de deux manières différentes : en fonction de leur position par rapport au vitrage (intérieure, en interface ou extérieure) et de leur mobilité (permanente, fixe ou mobile).

Cependant, les deux paramètres les plus importants pour déterminer l'efficacité des protection solaires sont leur transmission lumineuse et leur facteur solaire. Pour le facteur solaire, on prend habituellement en considération l'ensemble formé par le vitrage et la protection solaire. Le facteur solaire ainsi défini tient compte de l'effet défavorable d'une éventuelle couche d'air chaud prisonnier entre la protection et le vitrage.

Contrôler

Exemple de zonage de l'éclairage artificiel en fonction des disponibilités en éclairage naturel

Contrôler la lumière naturelle consiste à gérer la quantité et la distribution de la lumière dans un espace en fonction de la variation des conditions climatiques et des besoins des occupants.

La gestion de l'éclairage permet, d'une part, de répondre à la variation continue de la lumière naturelle et, d'autre part, d'adapter l'ambiance lumineuse d'un local pour correspondre au mieux aux besoins de ses utilisateurs. On peut diviser les solutions de contrôle de l'éclairage naturel en trois catégories:

• L'utilisation de systèmes d'éclairage naturel adaptables, tels que des éléments de contrôle amovibles.

• Le zonage de l'installation d'éclairage artificiel en fonction de la lumière naturelle disponible.

• La régulation du flux des lampes en fonction de la présence de lumière naturelle.
  

L'efficacité des différents moyens de gestion de la lumière naturelle dépend en grande partie de la sensibilisation des utilisateurs et de l'automatisation des commandes de ces systèmes; elle est également liée au climat, au lieu considéré, au perfectionnement du système et à la taille de la zone contrôlée.

Le contrôle de la lumière naturelle d'un bâtiment est à la base de la conception d'un éclairage qui intègre le comportement dynamique de la lumière naturelle.

Contrôler l'éclairage naturel d'un bâtiment participe également à la création d'un environnement qui répond de manière optimale aux besoins de ses utilisateurs. Le confort visuel est non seulement lié à l'éclairage d'un local mais aussi à son utilisation. C'est pourquoi, l'ambiance lumineuse d'un local doit pouvoir être adaptée aux différentes activités de ses occupants. Par exemple, un bureau est avant tout un lieu de lecture et de travail sur ordinateur mais il peut aussi servir de salle de réunions.
L'adaptabilité de l'éclairage naturel d'un bâtiment est une qualité essentielle qui offre l'opportunité d'optimiser le confort visuel et de diminuer les productions de chaud et de froid à l'intérieur de ses locaux.

De plus, des économies d'énergie appréciables peuvent être réalisées grâce à la diminution de l'éclairage artificiel, par la prise en compte de la disponibilité de l'éclairage naturel, en adaptant le temps durant lequel les lampes restent allumées et leurs flux lumineux aux besoins effectifs en éclairement d'un local. Signalons, en outre, que ce potentiel d'économies d'énergie lié à la gestion de la lumière naturelle est élevé quelle que soit l'orientation des ouvertures de l'édifice. Il est donc indispensable d'appliquer ce principe lors de la mise en place de stratégies destinées à limiter les consommations d'énergie et les rejets de CO2 dans l'atmosphère.

L'éclairage électrique est une composante importante de la consommation énergétique de nombreux bâtiments. En Belgique, le contrôle de l'éclairage artificiel en fonction de l'éclairage naturel apporte en général entre 20 et 70% d'économies en termes de consommations d'électricité. Vu que l'éclairage représente en moyenne 40% de la consommation électrique du secteur tertiaire belge, le bénéfice environnemental et économique d'une telle stratégie est conséquent. De plus, la génération de chaleur due à l'éclairage artificiel amène des charges supplémentaires dans les bâtiments qui doivent être refroidis pendant la plus grande partie de l'année, ce qui est le cas de nombreux bureaux vu leurs fortes charges internes actuelles. Il est donc possible d'économiser beaucoup d'énergie par l'utilisation de la lumière naturelle pour diminuer l'emploi de l'éclairage artificiel. Notons, en outre, que ces économies d'énergie dues au contrôle de la lumière naturelle peuvent être obtenues sans occasionner aucune diminution du confort visuel.