25 Février 2021
Module S14: ANALYSE DES PERFORMANCES ÉNERGÉTIQUES ET
ÉVALUATION ÉCONOMIQUE DU BÂTIMENT
El Hallaoui Zhor
L'éclairage dans le monde
Avant le boom des nouvelles technologies, l'éclairage artificiel représentait 14 % de la
consommation européenne d'électricité, et 18-19 % de la consommation mondiale
d'électricité en 2009.
Aujourd'hui, l'UNEP (United Nations Environment Programm) l'évalue à 15 % au niveau
mondial, et contribue à hauteur de 5 % des émissions mondiales de GES.
La distribution de la consommation électrique de l’éclairage entre les différents
secteurs révèle que le résidentiel consomme à lui seul 31% !
L’éclairage dans le bâtiment est un poste budgétaire, pouvant représenter une moyenne entre
12à 15% de la consommation globale dans un bâtiment résidentiel.
L’éclairage dans les bâtiments tertiaires peuvent consommer environ 20 à 30% de la
consommation globale, selon la nature du bâtiment.
Les lampes transforment la puissance électrique en rayonnement visible (la lumière). Mais la
majeure partie de la puissance électrique absorbée par une lampe est transformée en chaleur.
Les lampes à incandescence ne dégagent qu’environ 5 % de leur puissance électrique sous
forme de lumière ; pour les lampes fluorescentes, ce pourcentage est compris entre 20 % et 40
%.
L'éclairage dans le bâtiment (Résidentiel ou tertiaire)
La consommation électrique de l’éclairage dépend fortement du nombre d’heures
d’utilisation de l’éclairage artificiel. Cette consommation s’élève significativement
dans les établissements tertiaires par rapport à un bâtiment résidentiel.
On rapporte une utilisation moyenne journalière entre 6 à 7h d’éclairage artificiel
dans le résidentiel, soit à peu près 2400 h annuellement.
L'éclairage dans le bâtiment (Résidentiel ou tertiaire)
L’éclairage estun poste énergétique important, d’oùla nécessité d’une
gestion réfléchie.
D'un point de vue technologique, la diminution de la consommation électrique
de l'éclairage artificiel repose principalement sur trois axes :
• Une meilleure utilisation des apports en lumière naturelle ;
• L’évolution de la technologie des lampes ;
• La réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel par l'amélioration
des techniques de régulation.
L'éclairage dans le bâtiment (Résidentiel ou tertiaire)
Notions à retenir
Dans le domaine de l’éclairage artificiel, on distingue souvent les sources de lumière selon
les propriétés suivantes:
- la puissance(Watt) ;
- le flux lumineux (lumen);
- Efficacité lumineuse;
- Densité du flux lumineux (lux);
- Intensité lumineuse (candela);
- Luminance (Candela/m2)
Les sources de lumière
Dans le domaine de l’éclairage artificiel, les sources de lumière sont les lampes.
Les sources de lumière se distinguent par deux caractéristiques de base :
- la puissance (énergétique) P de la source, mesurée en watt [W],
- le flux lumineux Φ émis par cette source, mesuré en lumen [lm]. Il représente la quantité
totale de lumière émise par une source lumineuse dans toutes les directions de l’espace
On peut alors déduire l’efficacité lumineuse de la source, η, exprimée en lumen par watt
[lm/W]. Elle se définie comme étant le rapport entre le flux lumineux et la puissance
énergétique. Cette efficacité peut varier d’une valeur minimale de 10lm/W à plus de 220 lm/W.
L’éclairement est le rapport entre le flux lumineux reçu par un élément de la
surface et l’aire de cet élément.
Il s’exprime en lux (lx)= 1 lm/m2.
L’éclairement est mesuré à l’aide d’un luxmètre. Les valeurs rencontrées à
l’extérieur varient considérablement: de 0,2 lux sous une nuit de pleine lune à
plus de 100 000 lux sous un soleil d’été.
Densité du flux lumineux / Eclairement
Intensité lumineuse et luminance
L’intensité lumineuse est une grandeur qui caractérise l’éclat d’une source ponctuelle de lumière. Elle correspond
au flux lumineux émis par unité d’angle solide dans une direction donnée et s’exprime en candela (cd) où 1cd=1
lm/sr (lumen/stéradian). La notion d'intensité ne tient pas compte de la distance entre la source et l'observateur.
La luminance d’une source est le rapport entre l’intensité lumineuse émise dans une direction et la surface
apparente de la source lumineuse dans la direction considérée. La luminance s’exprime en candela par mètre
carré (cd/m2). La luminance est la seule grandeur réellement perçue par l’œil humain qui reçoit des valeurs de
luminance, allant d’un millième de cd/m2 à 100000 cd/m2. C’est ce que perçoit l’œil qui observe une surface
éclairée.
Il est ainsi nécessaire de bien choisir la source lumineuse pour répondre au besoin d’éclairage d’une superficie
spécifique.
Composition d’un appareil d’éclairage
Un appareil d’éclairage se compose de plusieurs éléments:
• la source lumineuse (la lampe);
• les auxiliaires (suivant la nature de la lampe);
• le corps du luminaire
La source lumineuse
La source lumineuse (la lampe) est l’élément de base d’un appareil d’éclairage. Les sources de lumière artificielle
peuvent être classées en trois catégories selon la technologie utilisée pour produire la lumière:
• l’incandescence: l’incandescence classique et l’incandescence halogène;
• la décharge dans un gaz ;
• l’électroluminescence (LED).
Ces catégories de lampes se distinguent par:
• l’efficacité lumineuse;
• la température de couleur;
• l’indice de rendu des couleurs IRC;
• la durée de vie.
Les auxiliaires
Plusieurs types de lampes requièrent l’usage d’auxiliaires afin de fonctionner correctement.
Ces auxiliaires sont classés en deux catégories principales:
•les transformateurs: Le transformateur est généralement utilisé en combinaison avec des
lampes halogènes à très basse tension (TBT). Pour qu’une lampe puisse fonctionner
correctement, le transformateur va transformer la tension du secteur qui est généralement de
230 V en 12 V et ainsi permettre le raccordement et éviter un court-circuit.
•les ballasts : est un dispositif pour faire fonctionner des lampes à décharge, les tubes néons
et autres lampes à vapeur. Un ballast crée un pic de tension afin d’allumer l’ampoule. Il
s'assure également que la tension soit constante afin que l’ampoule reste éclairée.
Le corps du luminaire
Le corps du luminaire contient la source lumineuse ainsi que les éventuels auxiliaires.
Son rôle est triple:
•il dirige, au moyen de l’optique, la lumière fournie par la source lumineuse vers l’espace à
éclairer;
•il protège la lampe et les éventuels auxiliaires contre les influences externes (coups, eau,
poussières, etc.) qui auront tendance à réduire son efficacité;
•il joue un rôle esthétique particulièrement important dans les applications résidentielles ou
touristiques de par sa forme, ses couleurs et ses matériaux.
Il peut arriver qu’aucun corps de luminaire ne soit présent: c’est le cas de l’ampoule nue fixée
sur un culot simple (Le « culot » est la partie de la lampe qui se connecte dans le luminaire
et fournit le contact électrique).
Caractéristiques des lampes
• L’efficacité lumineuse;
• La température de couleur;
• L’indice de rendu des couleurs;
• La durée de vie.
Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
1- Efficacité lumineuse/ Rendement lumineux
L’efficacité lumineuse est le rapport entre le flux lumineux émis par la lampe et la puissance électrique
consommée.
Exemples d’efficacité lumineuse:
•Une ampoule à incandescence standard de 60 W fournissant un flux lumineux de 700 lm a une efficacité
lumineuse de 11,7 lm/W.
•À flux lumineux équivalent (700 lm), une lampe fluocompacte à globe consomme une puissance de 15 W. Cette
lampe fournit la même quantité de lumière, alors que la puissance consommée est quatre fois moindre. Son
efficacité lumineuse est donc quatre fois plus élevée (46,7 lm/W).
Habituellement une étiquette énergie figure sur l‘emballage des lampes. Elle mentionne l’efficacité de la lampe
par un code couleur et une lettre: ‘A’ est la plus efficace et ‘G’ la moins efficace.
Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
2. Température de couleur
La température de couleur d’une source lumineuse est définie comme la couleur de la lumière émise et donc donne
une indication sur l’ambiance lumineuse ainsi créée dans l’espace. Elle s’exprime en Kelvins (K), et correspond à la
température à laquelle on devrait porter un corps noir pour qu’il émette une couleur identique à celle émise par la
source.
On distingue :
•les couleurs froides (tirant vers le bleu) lorsque la température de couleur est élevée, supérieure à 5000 K  haut
niveau d’éclairement
•les couleurs chaudes (tirant vers le rouge orange) lorsque cette température est inférieure à 3300°K  bas niveau
d’éclairement
Exemple de températures de couleur :
• Ampoule incandescente classique : ~ 2 700 K
• Lampe halogène : ~ 3 000 K
• Lampe fluorescente : de 2 700 à 6 500 K
• Lumière naturelle : de 2 000 à plus de 10 000 K
Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
3- Indice de rendu de couleur (IRC)
Cet indice définit l’aptitude d’une lampe à nous faire distinguer toutes les couleurs. Il est mesuré sur une échelle
de 0 (médiocre) à 100 (parfait). Il indique comment une source lumineuse fait apparaître la couleur d’un objet à
notre vision (œil humain) de façon « réaliste ».
En d’autres termes, l’IRC explique avec quelle précision une source lumineuse rend n’importe quelle couleur par
rapport à la source lumineuse de référence ‘lumière du jour’.
Une source caractérisée par un bon indice de rendu des couleurs émet une lumière contenant toutes les couleurs
(donc toutes les longueurs d’onde) du spectre visible, restituant ainsi la couleur réelle des objets. A contrario, une
source monochromatique émet une lumière ne contenant qu’une seule couleur (une seule longueur d’onde) et a
un IRC voisin de zéro.
Pourquoi l’IRC est-il important ?
Il n’est pas nécessaire dans toutes les situations d’avoir une source de lumière avec un IRC élevé. Par exemple,
l’éclairage d’une rue ou d’un sentier ne nécessite pas de refléter correctement les couleurs de l’environnement.
Le plus important dans le cas d’un éclairage public est d’assurer la sécurité.
Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
4- Durée de vie
Il existe plusieurs définitions de la durée de vie d’une lampe.
Généralement, on parle de la durée de vie moyenne d’un lot de lampes comme étant le nombre d’heures de
fonctionnement de ces lampes avant que 50 % d’entres elles ne soient hors service.
La notion de ‘hors service’ peut différer d’une région du monde à l’autre. En Europe, une lampe est considérée
comme étant hors service lorsqu’elle n’émet plus que 70 % de son flux lumineux initial (85 % pour les lampes
incandescentes).
Aux Etats Unis, une lampe est considérée comme hors service lorsqu’elle ne fonctionne plus, ce qui change
fondamentalement la perception de cette notion.
Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
Gestion d’un projet d’éclairage
L’organisation d’un projet d’éclairage
Un projet complet d’éclairage
comporte normalement les trois phases
suivantes :
1. le choix du type d’éclairage;
2. le choix des lampes et des luminaires
3. le dimensionnement
(calcul du nombre
de
l’installation de
lampes et
luminaires permettant d’atteindr
e
l’éclairement désiré .
1. le choix du type d’éclairage:
Les luminaires se classent selon la répartition des flux vers le haut et vers le bas, et selon l’extensivité du flux
lumineux émis.
L’organisation d’un projet d’éclairage
Classement simplifié selon le pourcentage vers le bas
(Répartition des flux) :
direct : plus de 90 %,
semi-direct : de 60 à 90 %,
mixte : de 40 à 60 %,
semi-indirect : de 10 à 40
%,
indirect : moins de 10 %.
Classement des luminaires selon l’extensivité du flux lumineux
émis:
les éclairages intensifs à flux majoritairement dirigé sous le
luminaire;
les éclairages extensifs à flux étendu sous quasi-toute la surface
du luminaire.
2. le choix des lampes et luminaires:
Une fois le type d’éclairage choisi (direct intensif, direct extensif…), la procédure de sélection des
lampes et luminaires se base sur:
• Choix des critères de couleur et d’éclairement selon le type de local
• Choix du type de lampe
L’organisation d’un projet d’éclairage
2. le choix des lampes et luminaires:
a. Choix des critères de couleur et
d’éclairement selon le type de local
Pour un espace résidentiel, les niveaux
suivant sont généralement
d’éclairag
e
conseillés:
• 100 lux (ou lm/m2) pour un hall d’entrée ;
• 200 lux pour une chambre ;
• à partir de 300 lux pour une cuisine ou une
salle à manger ;
• 400 à 500 lux pour un bureau.
L’organisation d’un projet d’éclairage
2. le choix des lampes et luminaires:
b. Choix de la nature des lampes:
Les lampes peuvent être classées comme suit:
1. Lampes à incandescence : lampes standard (classiques) et lampes halogènes ;
2. Lampes à décharge à vapeur de mercure basse pression (fluorescentes) : lampes rectilignes
(tubes) ;lampes compactes (fluocompactes)
3.Lampes à décharge haute pression: lampes à vapeur d’halogénures , lampes à vapeur de
sodium
4. Diodes électroluminescentes (LED) .
L’organisation d’un projet d’éclairage
Lampes à incandescence
Le principe d’émission de lumière par incandescence consiste à échauffer le filament de tungstène par le
passage d’un courant. Ce filament est enfermé dans un globe en verre sous vide ou sous une atmosphère
contenant un gaz spécial, et ce pour éviter son usure et sa rupture.
Deux types d’incandescence sont à distinguer: l’incandescence classique et l’incandescence halogène.
Les lampes à incandescence présentent un très bon indice de rendu des couleurs et existent en un
nombre de formes et de tailles très diverses.
L’efficacité des lampes incandescentes est très faible. Elle varie entre 5 et 19 lm/W: 95% de l’énergie
consommée est transformée sous forme de chaleur, 5% uniquement émise sous forme de lumière.
Elles ont une durée de vie relativement courte (1000h), et leur classification énergétique se situe entre E
et G.
L’organisation d’un projet d’éclairage
Abandon des Lampes à incandescence (LI)
Après plus d’un siècle de bons et loyaux services, le 31 décembre 2012 a marqué la date
du retrait définitif des circuits de vente des lampes à incandescence en Europe, décidée
par l’Union Européenne le 8 décembre 2008.
Depuis 2005, Cuba et le Venezuela ont interdit la vente et l’importation des lampes à
incandescence.
Aux USA, le projet d’abandon est adopté en 2007 mais rentré en vigueur en 2012.
Au Maroc, les LI ne sont pas totalement abandonnées. Un projet d’amélioration de
l’éclairage public a été initié depuis 2007. ‘Projet INARA’ est réalisé en deux étapes pour
introduire les lampes fluo-compactes comme solution alternative.
- Première phase : de 2007 à 2010 avec la commercialisation de 5 millions de lampes
LFC, financée par la Banque Mondiale.
- Deuxième phase : de 2014 à 2019, avec un objectif de commercialisation de 10 millions
de LFC.
L’organisation d’un projet d’éclairage
Lampe à décharge dans un gaz
Principe de fonctionnement: Lorsqu’on met la lampe sous tension, des électrons
sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du
tube à décharge, ils entrent en collision avec les atomes de gaz. Il en résulte une
libération d’énergie soit sous forme de lumière visible, soit sous forme de
rayonnement ultraviolet invisible
Une lampe à décharge fonctionne sur le principe de la luminescence. La couleur de la
lumière émise par luminescence par ces lampes dépend du gaz utilisé : néon (rouge),
mercure (bleue), sodium (jaune), xénon (le gaz permettant de s’approcher le plus du
blanc).
L’organisation d’un projet d’éclairage
Lampe à décharge dans un gaz
Selon la pression du gaz, on distingue entre:
- Lampe à décharge haute pression: lampe au sodium haute pression,
aux halogénures métalliques (iode et brome) ou au mercure haute pression.
- Lampe à décharge basse pression : les tubes fluorescents et les lampes à vapeur
de sodium basse pression.
L’organisation d’un projet d’éclairage
Lampe à décharge haute pression
Les lampes à décharge haute
pression à sodium apportent une
lumière jaunâtre. elles sont
principalement utilisées pour des
besoins externes (éclairage public
urbain et éclairage routier).
Combine une efficacité lumineuse
élevée et un bon rendu de couleur
(IRC). En conséquent, très utilisé dans
les commerces.
Lampe à décharge haute pression
Lampe à décharge basse pression: Lampes fluorescentes
Eléments des lampes fluorescentes
-Tube fluorescent: contient un gaz inerte et une
quantité faible de vapeur de mercure. Il est recouvert
d’une couche fluorescente pour convertir les
rayonnements ultraviolets invisibles à des sources
visibles.
- Ballast électronique;
- Culot
Lampe à décharge basse pression: Lampes fluorescentes
Fonctionnement des lampes fluorescentes
Le tube fluoresecent est rempli d’une mélange
gazeux entre l’argon et la vapeur de mercure.
Suite à une charge électrique, les électrodes du
filament de tungstène chauffé émettent des
électrons qui se déplacent tout au long du tube.
Le choc des électrons avec les électrons du
mercure provoque une lumière ultraviolette
invisible à l’œil nu.
Pour devenir visible, les rayons UV heurtent la
couche fluorescente, et émettent donc une
lumière blanche.
Les principales qualités des tubes fluorescents résident dans leur efficacité énergétique et
leur flux lumineux élevé.
Leur grande taille est le principal frein à leur généralisation dans le logement, où les tubes à
décharge circulaires, plus compacts, rencontrent généralement plus de succès.
Lampe à décharge basse pression: Lampes fluorescentes
Pour un usage intérieur, les lampes fluo-compactes sont en réalité des tubes fluorescents
miniaturisés et recourbés.
Les trois principaux avantages des lampes fluocompactes résident dans leur bonne efficacité
lumineuse, leur compacité et l’importante variété de leurs formes qui permettent de les
substituer aisément aux lampes à incandescence.
Leurs principaux inconvénients sont, pour certaines, le temps nécessaire à la mise en régime
avant qu’elles ne fournissent leur plein flux.
Lampe à décharge basse pression: Lampes fluo-compactes
Diodes électroluminescentes
La lampe diode électroluminescente (LED) est un semi-conducteur
associant deux matériaux de concentrations différentes en
électrons (zone en excès et zone en manque).
Lorsque cette jonction est soumise à une différence de tension, les
électrons en excès passent dans l’autre zone pour s’y recombiner.
Cette recombinaison génère un rayonnement dont la couleur
dépend des éléments des matériaux de jonction.
Les lampes LED offrent l’avantage d’une durée de vie plus
importante, sont facilement combinables avec une optique et
s’intègrent aisément dans diverses applications.
Toutefois, elles sont actuellement utilisées principalement pour le
balisage (plaques signalétiques extérieures), la décoration et
l’éclairage extérieur.
2. le choix des lampes et luminaires:
L’organisation d’un projet d’éclairage
3. Dimensionnement du flux lumineux
Pour dimensionner le système d’éclairage artificiel, il faut estimer le flux
luminaire nécessaire dans un local:
𝜙 =
(
𝐸. 𝐴
𝛿
𝑈
𝜂
)(
)
L’éclairement prévu
pour le local (lx)
l’utilance:
caractéristique du local et
du système d’éclairage
définie
rendement des
luminaires
facteur de dépréciation des
lampes et luminaires
surface du plan utile (m2)
L’organisation d’un projet d’éclairage
1- Surface du plan utile et indices
L’objectif général des lampes est d’obtenir un éclairement du ‘plan utile’ en fonction du type d’activité
visuelle pratiquée dans le local examiné.
Sauf cas très particulier, le plan utile est, par convention, le plan horizontal fictif situé à 0,85 [m] au-
dessus du sol réel.
Les exceptions sont:
Ecoles et assimilés : le plan utile (vertical en général) est celui du tableau (noir ou blanc) ; . Commerces :
le plan utile est celui du niveau des produits exposés, par exemple :
- plan du sol pour les commerces de sports,
- plan du sol pour les commerces de légumes ou fruits (en général),, etc.
C’est sur ces plans utiles que l’on doit respecter les éclairements recommandés.
Estimation du flux nécessaire à un espace
1- Surface du plan utile et indices
Parmi les indicateurs utilisés, on retrouve :
- Plan des luminaires: rend compte de la disposition des luminaires au-dessus du plan utile;
- L’Indice du local: un paramètre qui quantifie le rapport entre la surface des murs d’un local et la
surface au sol. Plus l’indice de la pièce est élevé, moins il faut installer de lumière artificielle pour
atteindre le niveau d’éclairage souhaité. Le pourcentage de murs absorbant la lumière est plus petit
et les luminaires peuvent diffuser librement la lumière dans le local
k
=
a∗
b
a+b
∗(h)
Estimation du flux nécessaire à un espace
1- Surface du plan utile et indices
Parmi les indicateurs utilisés, on retrouve :
- Rapport de suspension: Il rend compte de la position du luminaire dans l’espace par rapport au plan
utile.
𝑗
=
ℎ′
ℎ𝘍+
ℎ
:
Généralement, on considère deux valeurs du rapport de suspension
J=0 si luminaire contre plafond
J=1/3 si luminaire suspendu
Estimation du flux nécessaire à un espace
2- l’éclairement prévu pour le local
Estimation du flux nécessaire à un espace
3- L’utilance
L’utilance d’un local dépend du matériau des surfaces
environnantes et de leur couleur. Ce facteur rend compte du
flux lumineux réellement atteint en fonction des conditions de
l’espace (nature des matériaux et couleurs des surfaces).
Il désigne le quotient du flux lumineux atteignant
effectivement la surface étudiée (plan de travail, paroi) par le
flux total émis par les luminaires.
Estimation du flux nécessaire à un espace
K: indice du local
Pour un indice de local de dimension
(6m*6m*3m), l’indice du local vaut 1 (k=1)
Le local est éclairé normalement (70%
réflectance plafond et 50% des murs).
L’utilance vaut donc U=0,64
Estimation du flux nécessaire à un espace
4- Rendements et facteurs de dépréciation des luminaires
Le facteur de dépréciation rend compte de la diminution du flux émis par la lampe en raison de
poussière, vieillissement des parois du local (moins réfléchissantes), usure des lampes, nature
de la maintenance des lampes (changement périodique ou pas)…
Le facteur de dépréciation permet donc d’estimer le flux réel reçu par la surface utile en
fonction des conditions réelles du local.
Le dimensionnement exige : 𝛿 le facteur de dépréciation de l’ensemble source + luminaire, et
𝜂 le rendement du luminaire
Estimation du flux nécessaire à un espace
Nombre de luminaires:
Connaissant le flux lumineux total, il est possible de connaitre le nombre de luminaire requis en
connaissant le flux lumineux émis par chaque luminaire:
N
=
ϕtotal
e
Flux lumineuxluminaire
choisi
Implantation des luminaires
La répartition des luminaires dépend de :
- l’emplacement des postes de travail
- La constitution du plafond;
- La présence d’obstacles (poutres apparentes, caisson…)
- Du nombre de point lumineux
Les distances entre les luminaires dépend de la nature du
luminaire choisi
L’organisation d’un projet d’éclairage
Implantation des luminaires
La distance maximale en fonction de la catégorie du luminaire est donnée en fonction de la hauteur entre le plan
des luminaires et la hauteur utile
𝑑1 = ℎ.
𝛿
Exemple:
Soit un local de hauteur 3m, de longueur 10m et de largeur 7.5m. Ce local
Utilise des luminaires de classe C. Estimer le nombre de luminaires encastrés
Dans le plafond selon les dimensions du local.
Réponse:
H’=0  h=3m-0,85m=2,15m
Luminaire classe C 𝛿=1,3
Distance entre luminaire 𝑑1 = 2,15 ∗ 1,3 = 2,8𝑚
Nombre de luminaire longitudinal = 10/2,8=3,57 4 luminaires
Nombre transversal= 7.5/2,8=2,67  3 luminaires
L’organisation d’un projet d’éclairage
Distance entre luminaire
Evaluation d’une installation d’éclairage
Pour assurer un éclairage de qualité dans les logements, des critères
d’évaluation ont été défini avec des intervalles limites permettant d’évaluer la
qualité d’éclairage dans l’espace étudié.
On parle alors de :
• Qualité de l’éclairage;
• Risque d’éblouissement;
• Densité de puissance normalisée ; facteur d’efficacité énergétique
Facteurs du confort visuel
Evaluation d’une installation d’éclairage
Qualité de l’éclairage:
Le niveau d’éclairement est un facteur très important du confort visuel : un niveau minimum est nécessaire pour
pouvoir effectuer correctement une tâche nécessitant une acuité visuelle.
Selon la nature de l’espace, un éclairement moyen de confort visuel est requis.
Pour évaluer la qualité de l’éclairage, deux options sont possibles:
- la mesure expérimentale de l’éclairement fournit des résultats très
précis. Elle nécessite toutefois un
appareillage spécifique (luxmètre).
- La méthode du flux lumineux qui est très simpliste. Elle permet une estimation de l’éclairement moyen sur la
base du flux lumineux des lampes installées et de la surface du local
Evaluation d’une installation d’éclairage
Risque d’éblouissement
L’éblouissement diminue la perception des objets et provoque
progressivement une fatigue visuelle.
Dans un local mal conçu, deux types d’éblouissement sont à
distinguer :
•l’éblouissement direct provoqué par la présence d’une
source lumineuse intense (fenêtre, lampe, etc.) dans le champ
de vision
•l’éblouissement indirect dû à la réflexion d’une source
lumineuse par une surface réfléchissante (feuille de papier
glacé, écran de télévision, etc.)
Evaluation d’une installation d’éclairage
Un UGR maximum de 22 pour les locaux de vie et de 28 pour les autres locaux sont des valeurs
raisonnables
la luminance des parties
lumineuses du luminaire
indice lié à la position
de l’observateur
Risque d’éblouissement
La première méthode pour évaluer les risques d’éblouissement est basée sur la détermination de
l’indice d’éblouissement unifié (UGR – unified glare rating). Cet indice se calcule, pour une position et
une direction d’observation fixées, à l’aide de la formule suivante :
Angle de vision de la source par l’observateur
la luminance de
l’arrière plan
Evaluation d’une installation d’éclairage
Densité de puissance normalisée
En plus de l’évaluation du confort visuel, il importe d’évaluer l’efficacité énergétique de
l’installation d’éclairage.
Pour évaluer l’efficacité énergétique d’une installation d’éclairage, on se base sur le calcul de la
puissance installée. Afin de pouvoir comparer diverses installations entre elles, cette dernière
doit être normalisée.
On parle alors de densité de puissance normalisée (DPN), rendant compte de la puissance
totale (Ptot) de l’installation par la superficie du local (Alocal) et rapportée à un éclairement de
100 lux au niveau du plan de travail.
�
�
𝐷𝑃𝑁 =
.
𝑃
100
𝐸𝑚𝑜𝑦𝑒
𝑛
(W/m2/100lux)
Avant-projet éclairage
Avant-projet éclairage

Cours-Eclairage-optimisation-gestion.pptx

  • 1.
    25 Février 2021 ModuleS14: ANALYSE DES PERFORMANCES ÉNERGÉTIQUES ET ÉVALUATION ÉCONOMIQUE DU BÂTIMENT El Hallaoui Zhor
  • 2.
    L'éclairage dans lemonde Avant le boom des nouvelles technologies, l'éclairage artificiel représentait 14 % de la consommation européenne d'électricité, et 18-19 % de la consommation mondiale d'électricité en 2009. Aujourd'hui, l'UNEP (United Nations Environment Programm) l'évalue à 15 % au niveau mondial, et contribue à hauteur de 5 % des émissions mondiales de GES. La distribution de la consommation électrique de l’éclairage entre les différents secteurs révèle que le résidentiel consomme à lui seul 31% !
  • 3.
    L’éclairage dans lebâtiment est un poste budgétaire, pouvant représenter une moyenne entre 12à 15% de la consommation globale dans un bâtiment résidentiel. L’éclairage dans les bâtiments tertiaires peuvent consommer environ 20 à 30% de la consommation globale, selon la nature du bâtiment. Les lampes transforment la puissance électrique en rayonnement visible (la lumière). Mais la majeure partie de la puissance électrique absorbée par une lampe est transformée en chaleur. Les lampes à incandescence ne dégagent qu’environ 5 % de leur puissance électrique sous forme de lumière ; pour les lampes fluorescentes, ce pourcentage est compris entre 20 % et 40 %. L'éclairage dans le bâtiment (Résidentiel ou tertiaire)
  • 4.
    La consommation électriquede l’éclairage dépend fortement du nombre d’heures d’utilisation de l’éclairage artificiel. Cette consommation s’élève significativement dans les établissements tertiaires par rapport à un bâtiment résidentiel. On rapporte une utilisation moyenne journalière entre 6 à 7h d’éclairage artificiel dans le résidentiel, soit à peu près 2400 h annuellement. L'éclairage dans le bâtiment (Résidentiel ou tertiaire)
  • 5.
    L’éclairage estun posteénergétique important, d’oùla nécessité d’une gestion réfléchie. D'un point de vue technologique, la diminution de la consommation électrique de l'éclairage artificiel repose principalement sur trois axes : • Une meilleure utilisation des apports en lumière naturelle ; • L’évolution de la technologie des lampes ; • La réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel par l'amélioration des techniques de régulation. L'éclairage dans le bâtiment (Résidentiel ou tertiaire)
  • 6.
    Notions à retenir Dansle domaine de l’éclairage artificiel, on distingue souvent les sources de lumière selon les propriétés suivantes: - la puissance(Watt) ; - le flux lumineux (lumen); - Efficacité lumineuse; - Densité du flux lumineux (lux); - Intensité lumineuse (candela); - Luminance (Candela/m2)
  • 7.
    Les sources delumière Dans le domaine de l’éclairage artificiel, les sources de lumière sont les lampes. Les sources de lumière se distinguent par deux caractéristiques de base : - la puissance (énergétique) P de la source, mesurée en watt [W], - le flux lumineux Φ émis par cette source, mesuré en lumen [lm]. Il représente la quantité totale de lumière émise par une source lumineuse dans toutes les directions de l’espace On peut alors déduire l’efficacité lumineuse de la source, η, exprimée en lumen par watt [lm/W]. Elle se définie comme étant le rapport entre le flux lumineux et la puissance énergétique. Cette efficacité peut varier d’une valeur minimale de 10lm/W à plus de 220 lm/W.
  • 8.
    L’éclairement est lerapport entre le flux lumineux reçu par un élément de la surface et l’aire de cet élément. Il s’exprime en lux (lx)= 1 lm/m2. L’éclairement est mesuré à l’aide d’un luxmètre. Les valeurs rencontrées à l’extérieur varient considérablement: de 0,2 lux sous une nuit de pleine lune à plus de 100 000 lux sous un soleil d’été. Densité du flux lumineux / Eclairement
  • 9.
    Intensité lumineuse etluminance L’intensité lumineuse est une grandeur qui caractérise l’éclat d’une source ponctuelle de lumière. Elle correspond au flux lumineux émis par unité d’angle solide dans une direction donnée et s’exprime en candela (cd) où 1cd=1 lm/sr (lumen/stéradian). La notion d'intensité ne tient pas compte de la distance entre la source et l'observateur. La luminance d’une source est le rapport entre l’intensité lumineuse émise dans une direction et la surface apparente de la source lumineuse dans la direction considérée. La luminance s’exprime en candela par mètre carré (cd/m2). La luminance est la seule grandeur réellement perçue par l’œil humain qui reçoit des valeurs de luminance, allant d’un millième de cd/m2 à 100000 cd/m2. C’est ce que perçoit l’œil qui observe une surface éclairée. Il est ainsi nécessaire de bien choisir la source lumineuse pour répondre au besoin d’éclairage d’une superficie spécifique.
  • 11.
    Composition d’un appareild’éclairage Un appareil d’éclairage se compose de plusieurs éléments: • la source lumineuse (la lampe); • les auxiliaires (suivant la nature de la lampe); • le corps du luminaire
  • 12.
    La source lumineuse Lasource lumineuse (la lampe) est l’élément de base d’un appareil d’éclairage. Les sources de lumière artificielle peuvent être classées en trois catégories selon la technologie utilisée pour produire la lumière: • l’incandescence: l’incandescence classique et l’incandescence halogène; • la décharge dans un gaz ; • l’électroluminescence (LED). Ces catégories de lampes se distinguent par: • l’efficacité lumineuse; • la température de couleur; • l’indice de rendu des couleurs IRC; • la durée de vie.
  • 13.
    Les auxiliaires Plusieurs typesde lampes requièrent l’usage d’auxiliaires afin de fonctionner correctement. Ces auxiliaires sont classés en deux catégories principales: •les transformateurs: Le transformateur est généralement utilisé en combinaison avec des lampes halogènes à très basse tension (TBT). Pour qu’une lampe puisse fonctionner correctement, le transformateur va transformer la tension du secteur qui est généralement de 230 V en 12 V et ainsi permettre le raccordement et éviter un court-circuit. •les ballasts : est un dispositif pour faire fonctionner des lampes à décharge, les tubes néons et autres lampes à vapeur. Un ballast crée un pic de tension afin d’allumer l’ampoule. Il s'assure également que la tension soit constante afin que l’ampoule reste éclairée.
  • 14.
    Le corps duluminaire Le corps du luminaire contient la source lumineuse ainsi que les éventuels auxiliaires. Son rôle est triple: •il dirige, au moyen de l’optique, la lumière fournie par la source lumineuse vers l’espace à éclairer; •il protège la lampe et les éventuels auxiliaires contre les influences externes (coups, eau, poussières, etc.) qui auront tendance à réduire son efficacité; •il joue un rôle esthétique particulièrement important dans les applications résidentielles ou touristiques de par sa forme, ses couleurs et ses matériaux. Il peut arriver qu’aucun corps de luminaire ne soit présent: c’est le cas de l’ampoule nue fixée sur un culot simple (Le « culot » est la partie de la lampe qui se connecte dans le luminaire et fournit le contact électrique).
  • 15.
    Caractéristiques des lampes •L’efficacité lumineuse; • La température de couleur; • L’indice de rendu des couleurs; • La durée de vie.
  • 16.
    Par quels critèresjuger la qualité d’une lampe? 1- Efficacité lumineuse/ Rendement lumineux L’efficacité lumineuse est le rapport entre le flux lumineux émis par la lampe et la puissance électrique consommée. Exemples d’efficacité lumineuse: •Une ampoule à incandescence standard de 60 W fournissant un flux lumineux de 700 lm a une efficacité lumineuse de 11,7 lm/W. •À flux lumineux équivalent (700 lm), une lampe fluocompacte à globe consomme une puissance de 15 W. Cette lampe fournit la même quantité de lumière, alors que la puissance consommée est quatre fois moindre. Son efficacité lumineuse est donc quatre fois plus élevée (46,7 lm/W). Habituellement une étiquette énergie figure sur l‘emballage des lampes. Elle mentionne l’efficacité de la lampe par un code couleur et une lettre: ‘A’ est la plus efficace et ‘G’ la moins efficace.
  • 17.
    Par quels critèresjuger la qualité d’une lampe?
  • 18.
    2. Température decouleur La température de couleur d’une source lumineuse est définie comme la couleur de la lumière émise et donc donne une indication sur l’ambiance lumineuse ainsi créée dans l’espace. Elle s’exprime en Kelvins (K), et correspond à la température à laquelle on devrait porter un corps noir pour qu’il émette une couleur identique à celle émise par la source. On distingue : •les couleurs froides (tirant vers le bleu) lorsque la température de couleur est élevée, supérieure à 5000 K  haut niveau d’éclairement •les couleurs chaudes (tirant vers le rouge orange) lorsque cette température est inférieure à 3300°K  bas niveau d’éclairement Exemple de températures de couleur : • Ampoule incandescente classique : ~ 2 700 K • Lampe halogène : ~ 3 000 K • Lampe fluorescente : de 2 700 à 6 500 K • Lumière naturelle : de 2 000 à plus de 10 000 K Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
  • 19.
    3- Indice derendu de couleur (IRC) Cet indice définit l’aptitude d’une lampe à nous faire distinguer toutes les couleurs. Il est mesuré sur une échelle de 0 (médiocre) à 100 (parfait). Il indique comment une source lumineuse fait apparaître la couleur d’un objet à notre vision (œil humain) de façon « réaliste ». En d’autres termes, l’IRC explique avec quelle précision une source lumineuse rend n’importe quelle couleur par rapport à la source lumineuse de référence ‘lumière du jour’. Une source caractérisée par un bon indice de rendu des couleurs émet une lumière contenant toutes les couleurs (donc toutes les longueurs d’onde) du spectre visible, restituant ainsi la couleur réelle des objets. A contrario, une source monochromatique émet une lumière ne contenant qu’une seule couleur (une seule longueur d’onde) et a un IRC voisin de zéro. Pourquoi l’IRC est-il important ? Il n’est pas nécessaire dans toutes les situations d’avoir une source de lumière avec un IRC élevé. Par exemple, l’éclairage d’une rue ou d’un sentier ne nécessite pas de refléter correctement les couleurs de l’environnement. Le plus important dans le cas d’un éclairage public est d’assurer la sécurité. Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
  • 20.
    4- Durée devie Il existe plusieurs définitions de la durée de vie d’une lampe. Généralement, on parle de la durée de vie moyenne d’un lot de lampes comme étant le nombre d’heures de fonctionnement de ces lampes avant que 50 % d’entres elles ne soient hors service. La notion de ‘hors service’ peut différer d’une région du monde à l’autre. En Europe, une lampe est considérée comme étant hors service lorsqu’elle n’émet plus que 70 % de son flux lumineux initial (85 % pour les lampes incandescentes). Aux Etats Unis, une lampe est considérée comme hors service lorsqu’elle ne fonctionne plus, ce qui change fondamentalement la perception de cette notion. Par quels critères juger la qualité d’une lampe?
  • 21.
    Gestion d’un projetd’éclairage
  • 22.
    L’organisation d’un projetd’éclairage Un projet complet d’éclairage comporte normalement les trois phases suivantes : 1. le choix du type d’éclairage; 2. le choix des lampes et des luminaires 3. le dimensionnement (calcul du nombre de l’installation de lampes et luminaires permettant d’atteindr e l’éclairement désiré .
  • 23.
    1. le choixdu type d’éclairage: Les luminaires se classent selon la répartition des flux vers le haut et vers le bas, et selon l’extensivité du flux lumineux émis. L’organisation d’un projet d’éclairage Classement simplifié selon le pourcentage vers le bas (Répartition des flux) : direct : plus de 90 %, semi-direct : de 60 à 90 %, mixte : de 40 à 60 %, semi-indirect : de 10 à 40 %, indirect : moins de 10 %. Classement des luminaires selon l’extensivité du flux lumineux émis: les éclairages intensifs à flux majoritairement dirigé sous le luminaire; les éclairages extensifs à flux étendu sous quasi-toute la surface du luminaire.
  • 24.
    2. le choixdes lampes et luminaires: Une fois le type d’éclairage choisi (direct intensif, direct extensif…), la procédure de sélection des lampes et luminaires se base sur: • Choix des critères de couleur et d’éclairement selon le type de local • Choix du type de lampe L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 25.
    2. le choixdes lampes et luminaires: a. Choix des critères de couleur et d’éclairement selon le type de local Pour un espace résidentiel, les niveaux suivant sont généralement d’éclairag e conseillés: • 100 lux (ou lm/m2) pour un hall d’entrée ; • 200 lux pour une chambre ; • à partir de 300 lux pour une cuisine ou une salle à manger ; • 400 à 500 lux pour un bureau. L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 26.
    2. le choixdes lampes et luminaires: b. Choix de la nature des lampes: Les lampes peuvent être classées comme suit: 1. Lampes à incandescence : lampes standard (classiques) et lampes halogènes ; 2. Lampes à décharge à vapeur de mercure basse pression (fluorescentes) : lampes rectilignes (tubes) ;lampes compactes (fluocompactes) 3.Lampes à décharge haute pression: lampes à vapeur d’halogénures , lampes à vapeur de sodium 4. Diodes électroluminescentes (LED) . L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 27.
    Lampes à incandescence Leprincipe d’émission de lumière par incandescence consiste à échauffer le filament de tungstène par le passage d’un courant. Ce filament est enfermé dans un globe en verre sous vide ou sous une atmosphère contenant un gaz spécial, et ce pour éviter son usure et sa rupture. Deux types d’incandescence sont à distinguer: l’incandescence classique et l’incandescence halogène. Les lampes à incandescence présentent un très bon indice de rendu des couleurs et existent en un nombre de formes et de tailles très diverses. L’efficacité des lampes incandescentes est très faible. Elle varie entre 5 et 19 lm/W: 95% de l’énergie consommée est transformée sous forme de chaleur, 5% uniquement émise sous forme de lumière. Elles ont une durée de vie relativement courte (1000h), et leur classification énergétique se situe entre E et G. L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 28.
    Abandon des Lampesà incandescence (LI) Après plus d’un siècle de bons et loyaux services, le 31 décembre 2012 a marqué la date du retrait définitif des circuits de vente des lampes à incandescence en Europe, décidée par l’Union Européenne le 8 décembre 2008. Depuis 2005, Cuba et le Venezuela ont interdit la vente et l’importation des lampes à incandescence. Aux USA, le projet d’abandon est adopté en 2007 mais rentré en vigueur en 2012. Au Maroc, les LI ne sont pas totalement abandonnées. Un projet d’amélioration de l’éclairage public a été initié depuis 2007. ‘Projet INARA’ est réalisé en deux étapes pour introduire les lampes fluo-compactes comme solution alternative. - Première phase : de 2007 à 2010 avec la commercialisation de 5 millions de lampes LFC, financée par la Banque Mondiale. - Deuxième phase : de 2014 à 2019, avec un objectif de commercialisation de 10 millions de LFC. L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 29.
    Lampe à déchargedans un gaz Principe de fonctionnement: Lorsqu’on met la lampe sous tension, des électrons sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du tube à décharge, ils entrent en collision avec les atomes de gaz. Il en résulte une libération d’énergie soit sous forme de lumière visible, soit sous forme de rayonnement ultraviolet invisible Une lampe à décharge fonctionne sur le principe de la luminescence. La couleur de la lumière émise par luminescence par ces lampes dépend du gaz utilisé : néon (rouge), mercure (bleue), sodium (jaune), xénon (le gaz permettant de s’approcher le plus du blanc). L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 30.
    Lampe à déchargedans un gaz Selon la pression du gaz, on distingue entre: - Lampe à décharge haute pression: lampe au sodium haute pression, aux halogénures métalliques (iode et brome) ou au mercure haute pression. - Lampe à décharge basse pression : les tubes fluorescents et les lampes à vapeur de sodium basse pression. L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 31.
    Lampe à déchargehaute pression Les lampes à décharge haute pression à sodium apportent une lumière jaunâtre. elles sont principalement utilisées pour des besoins externes (éclairage public urbain et éclairage routier).
  • 32.
    Combine une efficacitélumineuse élevée et un bon rendu de couleur (IRC). En conséquent, très utilisé dans les commerces. Lampe à décharge haute pression
  • 33.
    Lampe à déchargebasse pression: Lampes fluorescentes Eléments des lampes fluorescentes -Tube fluorescent: contient un gaz inerte et une quantité faible de vapeur de mercure. Il est recouvert d’une couche fluorescente pour convertir les rayonnements ultraviolets invisibles à des sources visibles. - Ballast électronique; - Culot
  • 34.
    Lampe à déchargebasse pression: Lampes fluorescentes Fonctionnement des lampes fluorescentes Le tube fluoresecent est rempli d’une mélange gazeux entre l’argon et la vapeur de mercure. Suite à une charge électrique, les électrodes du filament de tungstène chauffé émettent des électrons qui se déplacent tout au long du tube. Le choc des électrons avec les électrons du mercure provoque une lumière ultraviolette invisible à l’œil nu. Pour devenir visible, les rayons UV heurtent la couche fluorescente, et émettent donc une lumière blanche.
  • 35.
    Les principales qualitésdes tubes fluorescents résident dans leur efficacité énergétique et leur flux lumineux élevé. Leur grande taille est le principal frein à leur généralisation dans le logement, où les tubes à décharge circulaires, plus compacts, rencontrent généralement plus de succès. Lampe à décharge basse pression: Lampes fluorescentes
  • 36.
    Pour un usageintérieur, les lampes fluo-compactes sont en réalité des tubes fluorescents miniaturisés et recourbés. Les trois principaux avantages des lampes fluocompactes résident dans leur bonne efficacité lumineuse, leur compacité et l’importante variété de leurs formes qui permettent de les substituer aisément aux lampes à incandescence. Leurs principaux inconvénients sont, pour certaines, le temps nécessaire à la mise en régime avant qu’elles ne fournissent leur plein flux. Lampe à décharge basse pression: Lampes fluo-compactes
  • 37.
    Diodes électroluminescentes La lampediode électroluminescente (LED) est un semi-conducteur associant deux matériaux de concentrations différentes en électrons (zone en excès et zone en manque). Lorsque cette jonction est soumise à une différence de tension, les électrons en excès passent dans l’autre zone pour s’y recombiner. Cette recombinaison génère un rayonnement dont la couleur dépend des éléments des matériaux de jonction. Les lampes LED offrent l’avantage d’une durée de vie plus importante, sont facilement combinables avec une optique et s’intègrent aisément dans diverses applications. Toutefois, elles sont actuellement utilisées principalement pour le balisage (plaques signalétiques extérieures), la décoration et l’éclairage extérieur.
  • 38.
    2. le choixdes lampes et luminaires: L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 39.
    3. Dimensionnement duflux lumineux Pour dimensionner le système d’éclairage artificiel, il faut estimer le flux luminaire nécessaire dans un local: 𝜙 = ( 𝐸. 𝐴 𝛿 𝑈 𝜂 )( ) L’éclairement prévu pour le local (lx) l’utilance: caractéristique du local et du système d’éclairage définie rendement des luminaires facteur de dépréciation des lampes et luminaires surface du plan utile (m2) L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 40.
    1- Surface duplan utile et indices L’objectif général des lampes est d’obtenir un éclairement du ‘plan utile’ en fonction du type d’activité visuelle pratiquée dans le local examiné. Sauf cas très particulier, le plan utile est, par convention, le plan horizontal fictif situé à 0,85 [m] au- dessus du sol réel. Les exceptions sont: Ecoles et assimilés : le plan utile (vertical en général) est celui du tableau (noir ou blanc) ; . Commerces : le plan utile est celui du niveau des produits exposés, par exemple : - plan du sol pour les commerces de sports, - plan du sol pour les commerces de légumes ou fruits (en général),, etc. C’est sur ces plans utiles que l’on doit respecter les éclairements recommandés. Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 41.
    1- Surface duplan utile et indices Parmi les indicateurs utilisés, on retrouve : - Plan des luminaires: rend compte de la disposition des luminaires au-dessus du plan utile; - L’Indice du local: un paramètre qui quantifie le rapport entre la surface des murs d’un local et la surface au sol. Plus l’indice de la pièce est élevé, moins il faut installer de lumière artificielle pour atteindre le niveau d’éclairage souhaité. Le pourcentage de murs absorbant la lumière est plus petit et les luminaires peuvent diffuser librement la lumière dans le local k = a∗ b a+b ∗(h) Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 42.
    1- Surface duplan utile et indices Parmi les indicateurs utilisés, on retrouve : - Rapport de suspension: Il rend compte de la position du luminaire dans l’espace par rapport au plan utile. 𝑗 = ℎ′ ℎ𝘍+ ℎ : Généralement, on considère deux valeurs du rapport de suspension J=0 si luminaire contre plafond J=1/3 si luminaire suspendu Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 43.
    2- l’éclairement prévupour le local Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 44.
    3- L’utilance L’utilance d’unlocal dépend du matériau des surfaces environnantes et de leur couleur. Ce facteur rend compte du flux lumineux réellement atteint en fonction des conditions de l’espace (nature des matériaux et couleurs des surfaces). Il désigne le quotient du flux lumineux atteignant effectivement la surface étudiée (plan de travail, paroi) par le flux total émis par les luminaires. Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 45.
    K: indice dulocal Pour un indice de local de dimension (6m*6m*3m), l’indice du local vaut 1 (k=1) Le local est éclairé normalement (70% réflectance plafond et 50% des murs). L’utilance vaut donc U=0,64 Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 47.
    4- Rendements etfacteurs de dépréciation des luminaires Le facteur de dépréciation rend compte de la diminution du flux émis par la lampe en raison de poussière, vieillissement des parois du local (moins réfléchissantes), usure des lampes, nature de la maintenance des lampes (changement périodique ou pas)… Le facteur de dépréciation permet donc d’estimer le flux réel reçu par la surface utile en fonction des conditions réelles du local. Le dimensionnement exige : 𝛿 le facteur de dépréciation de l’ensemble source + luminaire, et 𝜂 le rendement du luminaire Estimation du flux nécessaire à un espace
  • 48.
    Nombre de luminaires: Connaissantle flux lumineux total, il est possible de connaitre le nombre de luminaire requis en connaissant le flux lumineux émis par chaque luminaire: N = ϕtotal e Flux lumineuxluminaire choisi Implantation des luminaires La répartition des luminaires dépend de : - l’emplacement des postes de travail - La constitution du plafond; - La présence d’obstacles (poutres apparentes, caisson…) - Du nombre de point lumineux Les distances entre les luminaires dépend de la nature du luminaire choisi L’organisation d’un projet d’éclairage
  • 49.
    Implantation des luminaires Ladistance maximale en fonction de la catégorie du luminaire est donnée en fonction de la hauteur entre le plan des luminaires et la hauteur utile 𝑑1 = ℎ. 𝛿 Exemple: Soit un local de hauteur 3m, de longueur 10m et de largeur 7.5m. Ce local Utilise des luminaires de classe C. Estimer le nombre de luminaires encastrés Dans le plafond selon les dimensions du local. Réponse: H’=0  h=3m-0,85m=2,15m Luminaire classe C 𝛿=1,3 Distance entre luminaire 𝑑1 = 2,15 ∗ 1,3 = 2,8𝑚 Nombre de luminaire longitudinal = 10/2,8=3,57 4 luminaires Nombre transversal= 7.5/2,8=2,67  3 luminaires L’organisation d’un projet d’éclairage Distance entre luminaire
  • 50.
    Evaluation d’une installationd’éclairage Pour assurer un éclairage de qualité dans les logements, des critères d’évaluation ont été défini avec des intervalles limites permettant d’évaluer la qualité d’éclairage dans l’espace étudié. On parle alors de : • Qualité de l’éclairage; • Risque d’éblouissement; • Densité de puissance normalisée ; facteur d’efficacité énergétique Facteurs du confort visuel
  • 51.
    Evaluation d’une installationd’éclairage Qualité de l’éclairage: Le niveau d’éclairement est un facteur très important du confort visuel : un niveau minimum est nécessaire pour pouvoir effectuer correctement une tâche nécessitant une acuité visuelle. Selon la nature de l’espace, un éclairement moyen de confort visuel est requis. Pour évaluer la qualité de l’éclairage, deux options sont possibles: - la mesure expérimentale de l’éclairement fournit des résultats très précis. Elle nécessite toutefois un appareillage spécifique (luxmètre). - La méthode du flux lumineux qui est très simpliste. Elle permet une estimation de l’éclairement moyen sur la base du flux lumineux des lampes installées et de la surface du local
  • 52.
    Evaluation d’une installationd’éclairage Risque d’éblouissement L’éblouissement diminue la perception des objets et provoque progressivement une fatigue visuelle. Dans un local mal conçu, deux types d’éblouissement sont à distinguer : •l’éblouissement direct provoqué par la présence d’une source lumineuse intense (fenêtre, lampe, etc.) dans le champ de vision •l’éblouissement indirect dû à la réflexion d’une source lumineuse par une surface réfléchissante (feuille de papier glacé, écran de télévision, etc.)
  • 53.
    Evaluation d’une installationd’éclairage Un UGR maximum de 22 pour les locaux de vie et de 28 pour les autres locaux sont des valeurs raisonnables la luminance des parties lumineuses du luminaire indice lié à la position de l’observateur Risque d’éblouissement La première méthode pour évaluer les risques d’éblouissement est basée sur la détermination de l’indice d’éblouissement unifié (UGR – unified glare rating). Cet indice se calcule, pour une position et une direction d’observation fixées, à l’aide de la formule suivante : Angle de vision de la source par l’observateur la luminance de l’arrière plan
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    Evaluation d’une installationd’éclairage Densité de puissance normalisée En plus de l’évaluation du confort visuel, il importe d’évaluer l’efficacité énergétique de l’installation d’éclairage. Pour évaluer l’efficacité énergétique d’une installation d’éclairage, on se base sur le calcul de la puissance installée. Afin de pouvoir comparer diverses installations entre elles, cette dernière doit être normalisée. On parle alors de densité de puissance normalisée (DPN), rendant compte de la puissance totale (Ptot) de l’installation par la superficie du local (Alocal) et rapportée à un éclairement de 100 lux au niveau du plan de travail. � � 𝐷𝑃𝑁 = . 𝑃 100 𝐸𝑚𝑜𝑦𝑒 𝑛 (W/m2/100lux)
  • 55.
  • 56.