Bilan énergétique 2018-07-10T08:47:52+00:00

Bilan énergétique positif
de l’éclairage naturel

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Étude d’impact énergétique de l’éclairage
naturel par TRIBU ÉNERGIE

Nous avons réalisé une analyse de ces gains sur 4 types de bâtiments (2 destinés au commerce et 2 destinés à l’industrie et au stockage), avec pour hypothèse des installations d’éclairage permettant une autonomie d’apport de 300 lux de lumière naturelle pendant 50% du temps d’utilisation de ces bâtiments.

Nous avons considéré pour chacun des bâtiments les résultats énergétiques dans 3 villes types des zones climatiques de la RT 2012 : Paris (zone H1a), Nantes (zone H2) et Marseille (zone H3).

Bureau d’études de référence dans le domaine de l’énergie et partenaire des pouvoirs publics pour la mise en place des dispositifs réglementaires liés à l’énergie dans les bâtiments, TRIBU ÉNERGIE a réalisé pour GIF Lumière une étude d’impact de l’éclairage naturel dans le bilan énergétique des bâtiments.

Cette étude a porté sur un bâtiment type RT 2012 au sein de 2 zones géographiques :
• H1a (Paris)
• H3 (Marseille)

Elle a permis de montrer les gains énergétiques d’un bon éclairage naturel selon différents types de configuration.

A retenir

La recommandation du GIF Lumière d’assurer à l’intérieur d’un bâtiment une autonomie d’éclairage naturel pendant 50% du temps avec un niveau de 300 lux permet d’optimiser la consommation énergétique.

Comment réaliser des économies d’énergie avec la lumière naturelle ?

Le Bbio est une innovation majeure de la RT 2012 par rapport à la RT 2005. Il valorise la qualité intrinsèque de la conception du bâti. La démarche bioclimatique optimise l’orientation, les apports solaires, l’éclairage naturel, le niveau d’isolation, etc.

La démarche est basée sur la méthode de calcul réglementaire RT 2012 avec le moteur Th-BCE du CSTB.

Le nombre de lanterneaux d’éclairement zénithal influe directement sur le Bbiototal du bâtiment de référence1. Le Bbiototal de chaque bâtiment diminue avec le pourcentage croissant de lumière quelle que soit la hauteur du bâtiment. Sans l’apport de lumière dans le bâtiment type d’une hauteur de 12 m, le Bbiomax ne peut pas être respecté.

Le seuil minimum de 300 lux avec 50% du temps en autonomie de lumière naturelle permet d’atteindre un niveau satisfaisant de confort et une économie réelle sur les besoins. Cet objectif correspond pour la zone H1a (Paris) à 11% de lumière zénithale et 7% pour la zone H3 (Marseille).

À retenir

Le respect des 300 lux pendant 50% du temps permet de réaliser, selon les types de locaux et de région climatique, des gains de Cep2 de 10 à 20%.

1 Bâtiment de 5 000 m² en zone H1a. Même conséquence sur la zone H3.
2 Cœfficient d’Énergie Primaire. L’indice Cep est un indice objectif de la RT 2012, en kwhep/m².an, qui caractérise les consommations d’énergie primaire des équipements du bâtiment (chauffage, climatisation, eau chaude sanitaire, éclairage, auxiliaires).

Pour compléter cette analyse, il est nécessaire de calculer les consommations de chauffage et d’éclairage et d’évaluer le confort d’été par une étude de Simulation Thermique Dynamique (STD).

L’augmentation de surface éclairante, moins isolante que les parois opaques, augmente les consommations de chauffage mais diminue les consommations d’éclairage artificiel. Le bilan est néanmoins favorable avec l’objectif d’autonomie de 300 lux 50% du temps. La mise en place d’éclairage naturel permettant d’assurer une autonomie de 50% du temps à 300 lux permet un gain énergétique de 30% par rapport à une configuration sans éclairage naturel. L’étude STD montre que les calculs RT 2012 surestiment les consommations énergétiques et sous-estiment les gains réalisables par l’apport d’éclairage naturel en toiture.

À retenir

L’augmentation du pourcentage d’éclairage naturel améliore le bilan énergétique du local. En fonction de la zone climatique et de la hauteur du bâtiment, le gain énergétique est compris entre 20 et 60%. La baisse des besoins énergétiques d’éclairage artificiel est également significative et plus importante que dans le calcul réglementaire.

La température de 26°C n’est jamais dépassée, ni en zone H1a (Paris) ni en zone H3 (Marseille), ce qui correspond à un niveau très performant d’après le référentiel HQE “bâtiments tertiaires – 09/ 2011”. De plus, selon l’activité du bâtiment, il existe de nombreuses solutions (protections solaires, stores, remplissages spécifiques…) permettant de limiter davantage l’apport calorifique solaire.

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Le lanterneau d’éclairage zénithal désormais éligible aux CEE

Parce qu’ils permettent à la lumière naturelle de pénétrer dans les bâtiments, les dispositifs d’éclairage zénithal, couramment appelés lanterneaux, font désormais partie des procédés reconnus pour la délivrance des Certificats d’Économies d’Énergie (CEE).

Le dispositif des CEE repose sur une obligation faite aux vendeurs d’énergie, appelés “obligés”, d’inciter leurs clients à réaliser des économies d’énergie selon des objectifs fixés par les pouvoirs publics. Exprimés en kWh cumac et imposés au prorata des ventes d’énergie, les CEE sont délivrés aux obligés pour chaque action d’économie d’énergie prouvée. Le non-respect de l’obligation par les acteurs obligés entraîne une pénalité libératoire de deux centimes d’euro par kWh manquant.

4. Durée de vie conventionnelle : 20 ans.
5. Montant de certificats en kWh cumac1 :

L’aire de la projection horizontale de la surface éclairante de la paroi translucide (At flat) est égale à la projection horizontale de la plus petite section de passage de la lumière naturelle.

1 kWh cumac : économie d’énergie en kwh sur la durée de vie du produit avec coefficient d’actualisation.

4. Durée de vie conventionnelle : 20 ans.
5. Montant de certificats en kWh cumac1 :

L’aire de la projection horizontale de la surface éclairante de la paroi translucide (At flat) est égale à la projection horizontale de la plus petite section de passage de la lumière naturelle.

1 kWh cumac : économie d’énergie en kwh sur la durée de vie du produit avec coefficient d’actualisation.

Pour équiper en lanterneaux l’équivalent de 10% de la toiture d’un bâtiment d’une surface de 5 000 m2 de plein pied, situé en zone climatique H2, il faut compter environ 84 lanterneaux de 2 mètres sur 3, qui offriront 504 m2 de Surface Géométrique de Lumière (SGL). Selon la fonctionnalité du lieu, leur équivalent en kWh cumac diffère.

Le potentiel des lanterneaux dans une surface commerciale

La fiche d’opération standardisée BAT-EQ-129 pour bâtiments tertiaires prévoit que chaque m2 de SGL obtenu par un lanterneau en zone H2 donne droit à un CEE de 10 800 kWh cumac.

Ainsi, l’installation sur ce bâtiment de 504 m2 de lanterneaux génèrera l’équivalent de 5,44 GWh cumac1.

Le potentiel des lanterneaux dans un bâtiment industriel

La fiche d’opération standardisée IND-BAT-113 pour bâtiments industriels prévoit que chaque m2 de SGL obtenu par un lanterneau en zone H2 donne droit à un CEE de 4 000 kWh cumac.

Ainsi, l’installation sur ce bâtiment de 504 m2 de lanterneaux génèrera l’équivalent de 2,02 GWh cumac1.

1 gWh cumac (giga Watt heure cumac) = 1 000 000 kWh cumac

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Gains énergétiques

La lumière naturelle est une source gratuite et inépuisable d’énergie et les dispositifs d’éclairage naturel zénithal permettent un apport net d’énergie dans les locaux.

Pour calculer le bilan énergétique global selon les STD, nous avons pris en compte les gains d’éclairage artificiel, les apports thermiques solaires d’hiver, les pertes thermiques par conduction et par la perméabilité à l’air d’hiver, les gains nets de climatisation l’été.
Les équipements associés de ventilation naturelle réalisent des gains d’énergie par rapport à la ventilation mécanique.

Pour voir 2 exemples chiffrés de bilans énergétiques, téléchargez  le Guide de l’éclairage naturel zénithal