Le dimensionnement des dispositifs d’éclairage naturel s’effectue à partir des objectifs de Facteur de Lumière du Jour (FLJ), qui sont calculés à partir de bases de données météorologiques. Il est possible d’utiliser les valeurs d’éclairement diffus ou global.
Pour l’éclairement diffus, seule la lumière du ciel est prise en compte. Pour l’éclairement global, la lumière du ciel et celle directe du soleil sont prises en compte. Avec un remplissage diffusant, il est possible d’utiliser l’éclairement global, puisque la partie des rayons du soleil est répartie par le remplissage diffusant.

Une répartition non homogène provoque une situation d’inconfort dans le local et ne permet pas de piloter efficacement l’éclairage artificiel en fonction de l’éclairage naturel.

Les performances de transmission de la lumière naturelle des lanterneaux doivent être prises en compte pour la détermination des surfaces à installer et le choix des types de lanterneaux. En général, la transmission lumineuse des lanterneaux est comprise entre 30 et 55% pour des remplissages opalescents.

Selon la zone climatique, il est possible de déterminer, grâce aux données des fichiers météorologiques SATEL-LIGHT, l’objectif de Facteur de Lumière du Jour (FLJ) afin d’obtenir 300 lux pendant 50% du temps grâce aux seuls apports d’éclairage naturel. Le temps d’occupation est considéré entre 6h et 22h pendant 250 jours de l’année.
Le Facteur de Lumière du Jour (FLJ) en un point intérieur d’un bâtiment est le rapport de l’éclairement naturel reçu en ce point à l’éclairement extérieur simultané sur une surface horizontale, en site parfaitement dégagé, par ciel couvert. FLJ = E intérieur / E extérieur (%).

Par exemple pour Paris, le FLJ minimum pour obtenir un éclairage naturel intérieur de 300 lux pendant 50% du temps d’occupation est de 2,5% et de 4,1% si l’on souhaite atteindre 500 lux, la recommandation de la norme européenne EN 17037.

Autonomie en lumière naturelle intérieure en heures/mois

Variation des gains d’éclairage de ce local commercial de 5 000 m2 à Paris (FLJ de 2,5%, soit 11% de SGL) en fonction des saisons et des conditions climatiques

Pour assurer une bonne uniformité d’éclairage naturel, l’implantation des lanterneaux d’éclairage
zénithal doit respecter les conditions suivantes de surface maximale éclairée par un lanterneau en fonction de la hauteur sous plafond. Cela permet de déterminer le nombre de lanterneaux nécessaire et les calculs des pages suivantes donneront les surfaces lumière de chaque lanterneau.

Par exemple, un bâtiment de 1 000 m2 et de 8 m de hauteur nécessite un minimum de 15 lanterneaux répartis régulièrement sur la toiture.

Il est recommandé d’espacer les lanterneaux régulièrement pour obtenir une bonne uniformité d’éclairage naturel sur la surface de travail (généralement 8 m au-dessus du sol).

Pour vous aider à dimensionner les installations d’éclairage zénithal dans vos bâtiments, le GIF Lumière a mis au point un logiciel en partenariat avec INGÉLUX Consultants, bureau d’études spécialisé dans le domaine de l’éclairage artificiel et naturel. Vous pouvez consulter et utiliser gratuitement ce logiciel en cliquant ici.

Les approches de dimensionnement suivantes permettent d’obtenir :
• une autonomie annuelle d’éclairage naturel intérieur de 300 lux pendant 50% du temps,
• un Facteur de Lumière du Jour objectif selon les zones géographiques,
• un éclairage général d’ambiance dans un local vide,
– avec des parois dont les facteurs de réflexion lumineuse sont de 60% pour les plafonds, 50%pour les murs et 20% pour les sols,
– avec un facteur d’empoussièrement correct.

Après avoir défini le nombre de lanterneaux selon le bâtiment, la formule suivante vous permet de définir la surface totale lumière des lanterneaux nécessaire selon les travaux du syndicat européen Eurolux pour des hauteurs de locaux entre 4 et 10 m, équipés de lanterneaux d’éclairage zénithal de dimensions lumière minimum de 1,2 x 1,2 m et de hauteur de costière maxi de 500 mm.

La surface géométrique de lumière varie selon la zone géographique et son Facteur de Lumière du Jour, mais également en fonction du facteur de transmission lumineuse des matériaux choisis.

Il existe aujourd’hui différents logiciels de simulation de lumière du jour qui sont utilisés par les
architectes et par les bureaux d’études thermiques et d’éclairage. Ils font partie intégrante du
processus de conception d’un bâtiment.

Ces outils ne donnent pas de solution mais permettent seulement de calculer une ou plusieurs configurations de bâtiment équipé de ses ouvertures de prise de jour. Une démarche intéressante est donc de commencer par un pré-dimensionnement à l’aide d’une méthode simplifiée. Celle-ci permet de réduire le nombre de simulations à effectuer afin d’obtenir une configuration de bâtiment conforme aux objectifs.

Pour un résultat réaliste et éviter de trop grands écarts avec la réalité, certains paramètres doivent être renseignés très précisément :
• les facteurs de réflexion des parois,
• les propriétés des matériaux translucides / diffusants,
• bâtiment vide / bâtiment meublé : il est conseillé de faire une étude bâtiment vide.

De nombreux logiciels existent sur le marché, utilisant différents modèles ou méthodes de calculs (radiosité, lancé de rayons). En voici quelques-uns : Archiwizard, DIALux EVO 6, Dial + Radiance, IESve, Relux, Ecotect, Velux Daylight Visualizer.

Ces logiciels donnent des indicateurs différents comme résultat d’une simulation : des rendus réalistes
pour un angle de vue donné, des niveaux d’éclairement sur une série de points d’un plan donné ou une surface. Pour un résultat exploitable, la donnée la plus importante est le FLJ moyen sur une surface de référence. Il est également intéressant d’étudier la répartition de la lumière dans l’espace afin de concevoir un éclairage le mieux réparti possible.

 -> Accéder aux recommandations de pilotage de l’éclairage artificiel complémentaire