Etude d’optimisation d’éclairement naturel et de confort ...

Etude d’optimisation d’éclairement naturel

et de confort intérieur

Maisons du Nord

EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel

Sommaire

1 Cadre de l’étude

2 Valoriser les espaces de vie par la lumière

naturelle

- Analyse d’éclairement naturel du modèle existant

- Propositions d’optimisation de l’éclairement naturel

3 Optimiser la température intérieure en été

- Analyse de la proposition d’optimisation de

l’éclairement naturel ayant un impact sur la température intérieure

4 Conclusion:- Récapitulatif des pistes d’optimisation en vue du choix final


Cadre de l’étude d’optimisation d’éclairement naturel

L’optimisation de la lumière naturelle dans un logement s’inscrit dans un double objectif :

D’une part, la recherche du meilleur confort visuel ; la lumière naturelle étant la plus adaptée à l’équilibre physiologique et psychologique de l’être humain

D’autre part, la recherche des économies d’énergie, et de la maîtrise de l’impact environnemental

Principes d’analyse utilisés pour l’étude:

1) Exigence RT 2012 d’accès minimal à l’éclairage naturel

Pour les maisons individuelles ou accolées et les bâtiments collectifs d'habitation, la surface totale des baies, mesurée en tableau, est supérieure ou égale à 1/6 (16,6%) de la surface habitable

2) Référentiel français de la certification Habitat et Environnement

Démarche HQE (cible 10 : confort visuel) : « … offrir des ouvrages sains et confortables… »

Le confort de vie procuré par la lumière naturelle s’exprime par un niveau minimum d’éclairement naturel. Il est quantifié à partir du facteur de lumière du jour (FLJ) qui correspond au rapport entre l’éclairement naturel reçu à l’intérieur et l’éclairement naturel extérieur (exprimé en %).

Exigence d’éclairement naturel minimum défini dans la cible 10 – confort visuel :

FLJ moyen en séjour ≥ 2% FLJ moyen pour les chambres ≥ 1,5%FLJ pour les zones assimilées aux zones de travail (cuisine, coin bureau, zone de soin en salle de bain) > 2 % selon le référentiel HQE – tertiaire

3) Confort visuel et sécurité: éclairage naturel de la cage d’escalier

Souvent mal éclairé, l’escalier est une zone de passage stratégique:- lors des visites de maisons-témoins par leurs futurs acquéreurs- puis, dans la vie courante pour éviter :

* l’inconfort lié à la pénombre* les chutes accidentelles fréquentes dans cette zone de circulation


Analyse de l’éclairement naturel

Analyse scientifique à partir du logiciel :

VELUX Daylight Visualizer

Validation de la précision des calculs du VELUX Daylight Visualizer par l’ENTPE (Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat) et par le CIE (Commission Internationale de l'Eclairage)


Modèle étudié


Perception globale de l’éclairement: FLJ moyens

Confort de travail dans les zones spécifiques: FLJ ponctuels (zones de travail potentielles ou assimilées)

Analyse des Facteurs de Lumière du Jour (FLJ) - Rdc


4.1

7.0

8.2

1.7

5.1 2.1

2.32.0

1.0

1,2

0.81.4

1.2

2.1

2.7

4.6 4.6

5.7

5.4

2.8

3.1

4.25.9

CELLIER



Analyse des Facteurs de Lumière du Jour (FLJ) – Etage


2.4

2.93,1

3,31.5

2.1

2.0

12.2

2.1

1.9

2.3 2.4 1.4

0.9

0,72.21.6 13.1

0.8

1.0

12.1

1.1

1.2

1.01.2

0.8

1.3

1.7 1.4

1.2

12.2

0.8


Analyse et Perception Visuelle - Cuisine / SéjourMois de Mai ensoleillé – milieu de journée

Séjour - Confort visuel global FLJ moyen

4,1- AtteintConfort de travail FLJponctuels

Atteint à 100%

% du plan de travail atteignantun bon niveau de confort visuel

Séjour Cuisine


Analyse et Perception Visuelle – Bureaux 1 et 2 Mois de Mai ensoleillé – matinée

Bureau 1

Confort visuel global FLJ moyen 8.2 – Atteint

Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 100%

% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel

Bureau 2





Analyse et Perception Visuelle – Chambre 1 Mois de Mai ensoleillé – matinée

Chambre 1





Analyse et Perception Visuelle – Toilette chambre 1Mois de Mai ensoleillé – matin

Confort de travail FLJ ponctuel 2,7 – Atteint

Toilette 1

Situation par rapport au seuil de confort visuel de la zone de soin


Analyse et Perception Visuelle – DégagementMois de Mai ensoleillé – Milieu de journée

Dégagement

Confort visuel Confortable


Analyse et Perception Visuelle – CellierMois de Mai ensoleillé – Milieu de journée

Dégagement

Confort visuel Obscur

Pas d’accès à la lumière naturelle


Analyse et Perception Visuelle – HallMois de Mai ensoleillé – matin

Hall



Analyse et Perception Visuelle – Haut escalierMois de Mai ensoleillé – matin

Haut escalier



Analyse et Perception Visuelle – MezzanineMois de Mai ensoleillé – milieu de journée

Mezzanine

Confort visuel global FLJ moyen 3,3 – Atteint




Analyse et Perception Visuelle – Chambre 2 Mois de Mai ensoleillé – Après-midi

Chambre 2





Analyse et Perception Visuelle – Chambre 3 et 4 Mois de Mai ensoleillé

Chambre 3 – Après-midi




Chambre 4 - Matinée





Analyse et Perception Visuelle – BainsMois de Mai ensoleillé – matin

Confort de travail FLJ ponctuel 1,5 – Inférieur

Bains


Bilan de l’analyse d’éclairement naturel


Confort visuel global

Séjour (HQE: FLJ ≥ 2) 4,1 - Atteint

Chambre 1 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 1,7 – Atteint




Mezzanine (HQE: FLJ ≥ 2) 3,3 - Atteint

Bureau 1 (HQE: FLJ ≥ 2) 8,2 - Atteint


FLJ moyen

Accès minimal à l’éclairage naturel

Cuisine Atteint à 100 %

FLJ ponctuels

Confort de « travail »

+ flexibilité

d’aménagement

Chambre 1 Atteint à 26 %




Mezzanine Atteint à 95 %

Bureau 1 Atteint à 100 %


Répartition de la lumière naturelle en fonction des pièces de vie et « de travail »

Espaces assimilés « zones de travail »


FLJ ponctuels

Autres zones

Zone de soin

% du plan de travail atteignantun FLJ > 2 %

Confort visuel

Hall Confortable

Dégagement Confortable

Cellier Obscur

Toilette 2,7 – Atteint

Zones à optimiser prioritairement:

Chambres 2, 3 et 4 (souplesse d’aménagement assez faible) Bain Cellier

Optimisation secondaire:

Cage d’escalier

Conformité RT 2012Ratio global RT2012(Ratio baies/SHAB)

22,61 % - Atteint

Equilibre entreles niveaux

RDC(Ratio baies/SHAB RDC)

24,64 % - Atteint

Etage(Ratio baies/SHAB étage)

17,80 % - Atteint

Bains 1,5 - Inférieur

Proportion de linéaire aménageable en bureau avec un FLJ > 2 %

Conclusion:

Proposition d’optimisation - RDC

- Apporter la lumière naturelle dans le cellier

Mise en place d’ un conduit de lumière pour toit plat TWR 014

Mise en place d’ une fenêtre coupole fixe 60x60 dans le dégagement.

Mise en place d’ une porte vitrée entre le dégagement et le cellier pour bénéficier de la lumière de la coupole.


1 Conduit de lumière TWR 014

Ouverture de l’espace Sejour hall pour facilité le flux d’air entre rdc et étage optimisation

du rafraichissement par tirage thermique

1 fenêtre coupole CFP 060060

Porte vitrée pour laisser entrer la lumière venant de la fenêtre coupole

Proposition d’optimisation - Etage

En façade arrière :

- Optimiser le confort visuel et la souplesse d’aménagement de le chambres 4, de la salle de bain et de la mezzanine.

Pas de changements : idem plan d’origine.

En façade avant :

- Optimiser le confort visuel et la souplesse d’aménagement de la chambres 2 et 3

Agrandissement de la fenêtre de toit existante en GGL SK08 et positionnement dans l’axe de la baie du RDC pour une meilleur répartition de la lumière

- Optimiser le confort de la cage d’escalier

Mise en place d’une fenêtre de toit GGL MK08


1 GGL SK08

1 GGL SK06

Emplacement de l’habillage des conduits de lumière

1 GGL MK08

1 GGL SK08

1 GGL SK06

1 JUMOMK06

Proposition d’optimisation – Impact architectural


Avant Après

Proposition d’optimisation de l’éclairement naturelAnalyse des Facteurs de Lumière du Jour (FLJ) - RDC


Avant Après




Proposition d’optimisation de l’éclairement naturelAnalyse des Facteurs de Lumière du Jour (FLJ) - Etage


Avant Après




2.4

2.93,1

3,3

2,4

3.43,7

4,1

2.0


Optimisation– CellierMois de Mai ensoleillé – Milieu de journée

Dégagement

Confort visuel Accès à la lumière naturelle


Optimisation – Ouverture du HallMois de Mai ensoleillé – matin

Hall



Optimisation– Haut escalierMois de Mai ensoleillé – milieu de journée

Haut escalier



Optimisation– BainsMois de Mai ensoleillé – matin

Confort de travail FLJ ponctuel 2,0 – Atteint

Bains



Optimisation– Chambre 2 Mois de Mai ensoleillé – Après-midi

Chambre 2





Optimisation– Chambre 3 et 4 Mois de Mai ensoleillé

Chambre 3 – Après-midi




Chambre 4 - Matinée






Modèle de base










FLJ moyen



FLJ ponctuels


+ flexibilité

d’aménagement











FLJ ponctuels

Autres zones

Zone de soin


Confort visuel

Hall Confortable


Cellier Obscur



22,61 % - Atteint



24,64 % - Atteint


17,80 % - Atteint

Bains 1,5 - Inférieur




Modèle optimisé










FLJ moyen



FLJ ponctuels


+ flexibilité

d’aménagement











FLJ ponctuels

Autres zones

Zone de soin


Confort visuel

Hall Confortable


Cellier Accès à la lumière naturelle



24,04 % - Atteint



24,78 % - Atteint


22,26 % - Atteint

Bains 2,0 - Atteint


Optimiser la température intérieure en étéSolution verrière sur mezzanine

Simulations réalisée à partir du logiciel :

VELUX Energy + Indoor ClimateVisualizer

Logiciel validé suivant norme CEN 13791



Analyse de la température intérieure en été avec ventilation naturelle entre point d’entrée d’air bas et point de sortie d’air haut

0 % du temps en été en zone d’inconfort

thermique

Illustration par le diagramme de Brager (à l’origine

Le diagramme de Brager permet de donner une image de l’évolution de la température intérieure de la maison en fonction de la température extérieure du moment.

Chaque point représente une heure de l’année. Lorsque ce point est situé entre les deux courbes, cela signifie que l’on se situe dans une zone de confort thermique

Les zones de confort évoluent pour illustrer le fait que les personnes supportent mieux la chaleur à l’intérieur d’une maison s’il fait déjà chaud dehors. C’est ce que l’on appelle le « confort adaptatif ».

Hypothèses de l’étude

• Paramètres structurels types utilisés:• Mur extérieur: Brique + laine de verre. U=0.16• Sol: Béton + polystyrène. U=0.14• Toiture: Epaisseur 33 cm. U=0.12

• Fichier météo de Paris utilisé pour les simulations issudes données ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditionning Engineers)

• Equipement de fenêtres:• Les fenêtres verticales sont équipées de volets roulants. Ils sont fermés lorsque le température intérieure atteint 26°.

• Rafraîchissement naturel:• La fenêtre de la cuisine est considérées comme oscillo-battantes et donc pouvant être laissées entrouvertes en toute sécurité durant la nuit. Les habitants ouvrent cette fenêtre ainsi que les fenêtres de toit de la mezzanine en allant se coucher et les referment en se levant.

Confort thermique de l’espace

Analyse du confort thermiquede l’espace cuisine-salon/séjour

Récapitulatif des pistes d’optimisation pour le choix final


Pièces/espaces Bénéfice Solutions proposées

Chambres 2 et 3 - Confort de « travail » / Souplesse d’aménagement1 fenêtre de toit GGL SK08

Chambres 4 - Confort de « travail » / Souplesse d’aménagement1 fenêtre de toit GGL SK06

Salle de bain étage - Confort de la zone de soin 1 fenêtre de toit GGL SK06

Cage d’escalier - Confort visuel 1 fenêtre de toit GGL MK08

Cellier - Confort visuel 1 conduit de lumière Sun tunnel TWR 014+ éventuels kits éclairage d’appoint la nuit (ZTL 014)+ prévoir rallonge(s) en fonction du positionnement des Sun Tunnels

Dégagement - Confort visuel Ajout d’une fenêtre coupole CFP 060060

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