Entre 30 et 50 % d’économie d’énergie grâce aux équipements de lanterneaux dans des bâtiments industriels
Pour évaluer les impacts liés aux équipements de lanterneaux, une étude réalisée par le bureau d’études Tribu Energie pour les professionnels de la lumière zénithale – Ecodis, Skydôme, Hexadome et SIH – regroupés au sein du Gif Lumière, montre qu’il est possible de réaliser entre 30 et 50 % d’économie d’énergie grâce à l’installation de lanterneaux ou de voûtes dans des bâtiments industriels.
Etablie par des procédés de simulation thermique dynamique, l’étude conseille un maximum de 12 % d’équipement de lanterneaux et de dômes en toiture.
Les simulations thermiques dynamiques ont démontrées que ces systèmes de transmission de lumière naturelle assurent une autonomie d’éclairage pendant 50 % du temps avec un niveau équivalent de 300 Lux.
Afin d’étayer ces simulations, l’étude s’est porté sur l’analyse d’un édifice industriel d’une surface de 5 000 m2 dont la structure ne comporte pas d’ouverture latérale mais seulement deux portes industrielles pleines de 4 x 4,4 m.
L’étude s’est axé sur l’évolution des besoins en électricité pour l’éclairage, le chauffage et en modifiant la hauteur du bâtiment, comprise entre 4 et 12 m, sous deux climats différents : Marseille et Paris.
L’étude fait apparaître que la surface du toit, selon sa couverture de 2 à 12 % de lanterneaux, soit de 25 à 150 lanterneaux environ, les consommations du bâtiment changent de façon significative.
Ainsi, les simulations thermiques dynamiques montrent que le fait d’obtenir 300 Lux la moitié du temps uniquement avec la lumière naturelle réduit de 20 à 60 % les consommations d’énergies du bâtiment, par rapport à un bâtiment sans lumière naturelle. Enfin, l’étude mentionne que le retour sur investissement grâce aux économies d’énergie est ensuite compris entre 5 et 10 ans en fonction des configurations.
Polyvalent, les lanterneaux permettent non seulement à la transmission de lumière naturelle, mais encore la ventilation naturelle des locaux, l'accès aux toitures et le désenfumage naturel.
Grâce à une implantation adéquate en toiture la conception s’affranchi des impératifs d'apports lumineux latéraux et permet ainsi de composer librement avec des percements de la façade, en s'assurant d'une répartition égale et efficace de la lumière du jour dans l'espace intérieur.
Les lanterneaux optimisent donc la valeur d'usage d'un bâtiment puisqu'ils permettent de répondre aux mieux aux exigences d'utilisation des locaux. Ils sont largement employés pour l'éclairement des locaux tertiaires, commerciaux, équipements collectifs et industriels. Leur usage de développe également pour les pièces d'habitation au-delà du simple éclairement des cages d'escalier.
Il est établi que le bien-être et la productivité sur un lieu de travail dépendent largement d'une source de lumière du jour suffisante. Pourtant, l'emplacement de certains locaux au cœur d'un bâtiment, ou l'environnement géographique, le parti architectural ou encore les dispositions de sécurité ne permettent pas toujours de disposer de percements de façade suffisants. L'utilisation des lanterneaux offre alors la meilleure réponse à l'apport de lumière naturelle dans le bâtiment, pour le bien-être des personnes.
Pour assurer une même intensité lumineuse à un plan de travail, une fenêtre latérale doit être 5 fois plus grande qu'un lanterneau placé à égale distance.
Dans le même temps, les contrastes élevés d'intensité lumineuse dus à la proximité de la fenêtre augmente l'impression d'aveuglement et fatiguent la vision.
La qualité de la lumière diffusée zénithalement dépend non seulement de la surface lumineuse totale, mais aussi de la répartition régulière de la source lumineuse.
Des lanterneaux mal répartis provoquent des contrastes entre les zones claires et les zones sombres et sont à l'origine du phénomène d'aveuglement.
Avantages de l'éclairement vertical crédits photos Gif Lumière
crédits photos Gif Lumière
Figure A : le niveau d'éclairement décroit à mesure que l'on s'éloigne de la fenêtre.
Figure B/C/D : la répartition judicieuse des points d'éclairement dans la couverture rend homogène le niveau d'éclairement moyen dans un bâtiment (courbe rouge).
Figure D : répartition conseillée
L'intégration des lanterneaux se fait différemment selon le type de toiture : toiture sèche ou toiture étanchéité. Le type de toiture détermine le type de lanterneau à utiliser : un lanterneau avec costière métallique pour des toitures étanchéité ou une embase polyester pour du bac sec.