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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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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)
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Modèle étudié
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
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) – Etage
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
Confort visuel global FLJ moyen 7.0 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 100%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – Chambre 1 Mois de Mai ensoleillé – matinée
Chambre 1
Confort visuel global FLJ moyen 1.7 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 26%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – DégagementMois de Mai ensoleillé – Milieu de journée
Dégagement
Confort visuel Confortable
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – CellierMois de Mai ensoleillé – Milieu de journée
Dégagement
Confort visuel Obscur
Pas d’accès à la lumière naturelle
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – HallMois de Mai ensoleillé – matin
Hall
Confort visuel Confortable
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – Haut escalierMois de Mai ensoleillé – matin
Haut escalier
Confort visuel Confortable
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – MezzanineMois de Mai ensoleillé – milieu de journée
Mezzanine
Confort visuel global FLJ moyen 3,3 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 95%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – Chambre 2 Mois de Mai ensoleillé – Après-midi
Chambre 2
Confort visuel global FLJ moyen 3.1 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 57%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – Chambre 3 et 4 Mois de Mai ensoleillé
Chambre 3 – Après-midi
Confort visuel global FLJ moyen 2.9 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 39%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
Chambre 4 - Matinée
Confort visuel global FLJ moyen 2,4 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 26%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Analyse et Perception Visuelle – BainsMois de Mai ensoleillé – matin
Confort de travail FLJ ponctuel 1,5 – Inférieur
Bains
Situation par rapport au seuil de confort visuel de la zone de soin
Bilan de l’analyse d’éclairement naturel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Confort visuel global
Séjour (HQE: FLJ ≥ 2) 4,1 - Atteint
Chambre 1 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 1,7 – Atteint
Chambre 2 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 3,1 – Atteint
Chambre 3 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 2,9 – Atteint
Chambre 4 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 2,4 – Atteint
Mezzanine (HQE: FLJ ≥ 2) 3,3 - Atteint
Bureau 1 (HQE: FLJ ≥ 2) 8,2 - Atteint
Bureau 2 (HQE: FLJ ≥ 2) 7,0 - 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 %
Chambre 2 Atteint à 57 %
Chambre 3 Atteint à 39 %
Chambre 4 Atteint à 26 %
Mezzanine Atteint à 95 %
Bureau 1 Atteint à 100 %
Bureau 2 Atteint à 100 %
Répartition de la lumière naturelle en fonction des pièces de vie et « de travail »
Espaces assimilés « zones de travail »
Confort 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.
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Avant Après
Proposition d’optimisation de l’éclairement naturelAnalyse des Facteurs de Lumière du Jour (FLJ) - RDC
EL 04 30012013 Document d'étude non contractuel
Avant Après
Perception globale de l’éclairement: FLJ moyens
Confort de travail dans les zones spécifiques: FLJ ponctuels (zones de travail potentielles ou assimilées)
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Proposition d’optimisation de l’éclairement naturelAnalyse des Facteurs de Lumière du Jour (FLJ) - Etage
EL 04 30012013 Document d'étude non contractuel
Avant Après
Perception globale de l’éclairement: FLJ moyens
Confort de travail dans les zones spécifiques: FLJ ponctuels (zones de travail potentielles ou assimilées)
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
2.4
2.93,1
3,3
2,4
3.43,7
4,1
2.0
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Optimisation– CellierMois de Mai ensoleillé – Milieu de journée
Dégagement
Confort visuel Accès à la lumière naturelle
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Optimisation – Ouverture du HallMois de Mai ensoleillé – matin
Hall
Confort visuel Confortable
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Optimisation– Haut escalierMois de Mai ensoleillé – milieu de journée
Haut escalier
Confort visuel Confortable
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Optimisation– BainsMois de Mai ensoleillé – matin
Confort de travail FLJ ponctuel 2,0 – Atteint
Bains
Situation par rapport au seuil de confort visuel de la zone de soin
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Optimisation– Chambre 2 Mois de Mai ensoleillé – Après-midi
Chambre 2
Confort visuel global FLJ moyen 4,0 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 79%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Optimisation– Chambre 3 et 4 Mois de Mai ensoleillé
Chambre 3 – Après-midi
Confort visuel global FLJ moyen 3,4 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 58%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
Chambre 4 - Matinée
Confort visuel global FLJ moyen 3,1 – Atteint
Confort de travail FLJ ponctuels Atteint à 36%
% de linéaire aménageable en bureau avec un bon niveau de confort visuel
Bilan de l’analyse d’éclairement naturel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Modèle de base
Confort visuel global
Séjour (HQE: FLJ ≥ 2) 4,1 - Atteint
Chambre 1 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 1,7 – Atteint
Chambre 2 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 3,1 – Atteint
Chambre 3 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 2,9 – Atteint
Chambre 4 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 2,4 – Atteint
Mezzanine (HQE: FLJ ≥ 2) 3,3 - Atteint
Bureau 1 (HQE: FLJ ≥ 2) 8,2 - Atteint
Bureau 2 (HQE: FLJ ≥ 2) 7,0 - 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 %
Chambre 2 Atteint à 57 %
Chambre 3 Atteint à 39 %
Chambre 4 Atteint à 26 %
Mezzanine Atteint à 95 %
Bureau 1 Atteint à 100 %
Bureau 2 Atteint à 100 %
Répartition de la lumière naturelle en fonction des pièces de vie et « de travail »
Espaces assimilés « zones de travail »
Confort 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
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 %
Bilan de l’analyse d’éclairement naturel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
Modèle optimisé
Confort visuel global
Séjour (HQE: FLJ ≥ 2) 4,1 - Atteint
Chambre 1 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 1,7 – Atteint
Chambre 2 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 3,7 – Atteint
Chambre 3 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 3,4 – Atteint
Chambre 4 (HQE: FLJ ≥ 1.5) 2,4 – Atteint
Mezzanine (HQE: FLJ ≥ 2) 4,1 - Atteint
Bureau 1 (HQE: FLJ ≥ 2) 8,2 - Atteint
Bureau 2 (HQE: FLJ ≥ 2) 7,0 - 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 %
Chambre 2 Atteint à 84 %
Chambre 3 Atteint à 58 %
Chambre 4 Atteint à 36 %
Mezzanine Atteint à 100 %
Bureau 1 Atteint à 100 %
Bureau 2 Atteint à 100 %
Répartition de la lumière naturelle en fonction des pièces de vie et « de travail »
Espaces assimilés « zones de travail »
Confort de « travail »
FLJ ponctuels
Autres zones
Zone de soin
% du plan de travail atteignantun FLJ > 2 %
Confort visuel
Hall Confortable
Dégagement Confortable
Cellier Accès à la lumière naturelle
Toilette 2,7 – Atteint
Conformité RT 2012Ratio global RT2012(Ratio baies/SHAB)
24,04 % - Atteint
Equilibre entreles niveaux
RDC(Ratio baies/SHAB RDC)
24,78 % - Atteint
Etage(Ratio baies/SHAB étage)
22,26 % - Atteint
Bains 2,0 - Atteint
Proportion de linéaire aménageable en bureau avec un FLJ > 2 %
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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
EL 04 04072014 Document d'étude non contractuel
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