La gestion énergétique naturelle

10 // Livre Blanc Les bureaux d’études disposent de nombreux logiciels pour tenir compte de la forme et de la hauteur des bâtiments à traiter. On peut citer : • Heliodon, qui effectue un diagramme solaire et le calcul d’éclairement direct du soleil selon le lieu, la date et l’heure ; • DLLight et DLInstant, des extensions de l’outil Sketchup pour évaluer la lumière naturelle dans les ouvrages et les ensembles urbains ; • Relux, Dial + Radiance ou Archiwizard pour une approche approfondie des projets. À ce titre, le GIF Lumière rappelle quelques règles d’ajustement des outils de visualisation pour réduire l’écart entre la simulation et la réalité après chantier : renseigner les bases de données des facteurs de ré exion des parois ; indiquer précisément les propriétés translucides ou diffusantes des ouvertures et réaliser la simulation sur un bâtiment vide, c’estàdire non meublé. Des outils de simulation thermique dynamique (STD), tels PleiadesComfe, Designbuilder, Virtual Environment…, ou de mise en évidence des ombres sur un cycle annuel à l’aide d’applications 3D BIM conviennent aussi pour ce besoin… À retenir : la donnée exploitable la plus importante est le facteur de lumière de jour (FLJ) moyen sur une surface de référence. Maîtriser les apports lumineux La performance de la lumière naturelle dans les locaux de travail ou résidentiels tient à la maîtrise des variations qui peuvent perturber le confort des occupants, essentiellement l’éblouissement et les surchauffes. La démarche fondamentale des concepteurs repose sur l’orientation des constructions et la simulation des choix techniques : dimension et adaptation des ouvertures, choix des remplissages verriers pour optimiser la transmission lumineuse, facteur solaire (vitrages clairs, à contrôle solaire, ré échissants). Les maîtres d’œuvre doivent compléter l’ouvrage de dispositifs de protection. Il faut distinguer pour ceux- ci plusieurs niveaux de solution : • l’intégration environnementale : la végétation ou le relief servent utilement à protéger ou éclairer les façades selon les saisons ; • l’animation architecturale de la façade à l’aide de casquettes, de brisesoleil horizontaux ou verticaux fixes, d’une résille extérieure, voire de toitures et façades végétalisées ; les bâtiments plus épaispeuvent bénéfcier de patios, puits de lumière ou atriums… Ces solutions permettent d’exprimer un parti environnemental fort et de rompre la monotonie des façades produite par une stricte lecture de la réglementation thermique ; • l’équipement des menuiseries à l’aide de stores à lames orientables, de stores intérieurs ou extérieurs (parfois ré échissants), à projection, stores bannes, voire vénitiens et intérieurs aux remplissages à double vitrage ; des vitrages électrochromes, assurant un assombrissement par activation électronique, commencent aussi à se développer. En toiture, les sheds, lanterneaux ponctuels et flants, fenêtres de toit peuvent être équipés de remplissages diffusants, de stores en toile, verticaux ou horizontaux… Éclairer naturellement : pour quels bénéfices ? La prise en compte de l’éclairage naturel présente un impact à la fois humain, technique et financier : • En choisissant d’éclairer les locaux avec une ressource solaire optimisée et maîtrisée, les maîtres d’ouvrage privilégient le respect des besoins physiologiques élémentaires des occupants. La longueur d’onde de la lumière naturelle centrée sur 550 nm respecte la vision ; les sources d’éclairage artifcielles – LED ou uorescentes – sont généralement décalées dans le spectre visible, notamment vers le bleu ; ces éclairages sont aujourd’hui reconnus pour perturber le cycle veille sommeil. Enfin, généralement associé avec une vision du panorama extérieur, l’éclairage naturel participe au bien-être des occupants par la combinaison d’effets visuels, biologiques et émotionnels. Les observations rapportent une diminution de l’absentéisme, une amélioration de la concentration… • L’exploitation des apports lumineux et thermiques impacte les postes techniques du chauffage et de l’éclairage. Figure 3.4 Dans un bâtiment tertiaire, les besoins d’éclairage s’établissent de 7 à 40 W/m², voire de 7 à 10 W/m². La prise en compte de la lumière naturelle réduit les besoins d’alimentation électrique et limite d’autant les apports de chaleur internes. Il faut aussi retenir que l’arrêté du 22 mars 2017 sur la réglementation thermique des bâtiments existants demande, pour les nouvelles installations d’éclairage dans les ouvrages non résidentiels : • une gradation de l’éclairage artifciel en fonction de l’éclairage naturel ; • une puissance maximale de 1,6 W/m² d’éclairage artifciel et un éclairement moyen de 100 lux. Une opportunité de complément des besoins par les apports naturels… • Enfin, l’impact fnancier de l’éclairage naturel peut s’analyser sous différents angles : une augmentationdelaproductivité,unediminutiondes accidents de travail, une amélioration de la qualité de production, une réduction des consommations d’énergie pour l’éclairage et pour le chauffage. Par ailleurs, le respect des 300 lux de lumière naturelle durant 50 % de l’occupation permet, dès la conception, de réduire le coeffcient de consommation d’énergie primaire (Cep) de 10 à 20 %. Et si l’agrandissement des surfaces de baies se traduit réglementairement par une augmentation des déperditions, concrètement, éclairage naturel et apports thermiques gratuits réduisent les besoins énergétiques de 20 à 60 %… L’éclairage, 1 er poste énergétique d’un immeuble de bureaux RT 2012 Dans le manuel « Conception des bureaux bioclimatiques », Cegibatcite leschiffres fournispar lebureaud’étudesEffilios sur la consommation énergétique des immeubles existants, neufs et réalisés sous la RT 2012. Dans les immeubles anciens, l’éclairage compte pour 18 % desconsommations ;dansun immeubleneuf,auregardde la réduction des consommations des équipements techniques (chauffage, rafraîchissement…) et du maintien de celles de la bureautique, la part de l’éclairage diminue de moitié. Pour autant, dans un immeuble RT 2012, ce poste de consommation pèse pour 38 % des consommations, contre 14 % pour le chauffage, 21 % pour le rafraîchissement et 27 % pour les auxiliaires. Un niveau lié, selon Cegibat, à « la durée de fonctionnement, élément difficilement maîtrisable et estimable, dès lors qu’il est fonction du comportement des occupants ».