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Facteur Lumière du Jour (FLJ)

Une étude de Facteur Lumière Jour permet de quantifier la quantité de lumière naturelle pénétrant dans une pièce, et est ainsi un précieux outil d’aide à la conception. L’étude permet de :

• S’assurer du respect d’objectifs fixés en phase Programme
• Optimiser la conception d’un bâtiment en termes de confort visuel
• Assurer un éclairage naturel suffisant tout en limitant les risques d’éblouissement
  

Le Facteur Lumière Jour se calcule pour un point donné, généralement pris à hauteur du plan de travail. Il est le rapport entre l'éclairement naturel intérieur E_int reçu en ce point et l'éclairement extérieur E_ext simultané sur une surface horizontale, en site parfaitement dégagé, par ciel couvert. Il s'exprime en %.

FLJ = E_int / E_ext

Définition du facteur lumière du jour - Traité d'Architecture et d'Urbanisme Bioclimatique, Alain Liébard et André De Herde, p247b

Puisqu’il est calculé sous des conditions de ciel couvert, les valeurs de FLJ sont indépendantes de l’orientation des baies vitrées, de la saison et de l’heure.

Afin de garantir le confort visuel de l’occupant tout comme l’autonomie d’une pièce en éclairage naturel, le Facteur Lumière Jour doit être maximisé. Cependant, il faut être attentif à ne pas obtenir des valeurs trop importantes de FLJ, synonymes d’éblouissement et donc d’inconfort.

Ordres de grandeur

Zone de 1er rang

De manière générale, le FLJ est calculé sur une zone dite « zone de 1er rang ». Cette zone a une profondeur de deux fois la distance verticale entre le
plan de travail et le niveau du plafond, par rapport aux façades donnant sur l’extérieur. Pour des valeurs classiques (plafond à 3 m et plan de travail à 0,70 m), cette zone a une profondeur de 4,6 mètres.

Les performances en termes de FLJ d’une pièce calculées sur sa zone de 1er rang uniquement sont donc indépendantes de la profondeur de cette pièce. Inversement, un niveau satisfaisant de FLJ sur la zone de 1er rang garantit le confort visuel que pour la zone à proximité immédiate des fenêtres (dans les 5 mètres environs), et non en fond de pièce.

Modélisation

Le Bâtiment est modélisé pièce par pièce grâce au logiciel DIALux 4.9. Sont ainsi pris en compte : la géométrie des pièces, la localisation et la géométrie des baies, les couleurs des revêtements intérieurs, les masques proches et les masques lointains. Pour chaque pièce, la zone de 1er rang est également matérialisée.

Résultats du calcul

Le logiciel DIALux exploite ensuite la modélisation pour calculer la valeur de FLJ en chaque point du maillage de la zone de 1er rang, pour chaque pièce. Les sorties exploitables du logiciels sont sous forme de tableaux de valeurs, de graphes de valeurs grises, de courbes isolux et de rendu 3D de l’éclairement naturel. Pour chaque pièce, les valeurs suivantes sont également données : FLJ _min, FLJ _max et FLJ _moyen.

Vérification des exigences en termes de FLJ

Les exigences peuvent être de plusieurs ordres :
1.    Exigence sur le FLJ _min ou FLJ _moyen d’une pièce entière ou de la zone de 1er rang uniquement
Dans ce cas, les résultats de la modélisation sous DIALux donnent directement ces valeurs pour chaque pièce modélisée, permettant de statuer sur l’atteinte ou non des objectifs

2.    Exigence du type HQE^TM, par exemple : (niveau Performant pour les espaces de bureau)

• FLJ≥ 2% pour 80% de la surface de la zone de premier rang, dans 80% des locaux concernés
• FLJ≥ 1,5% pour 80% de la surface de la zone de premier rang, dans les 20% de locaux concernés restants

Pour ce type d’exigence, un traitement supplémentaire des données issues de la modélisation sous DIALux est nécessaire :

• Les valeurs de FLJ en chaque point du maillage de la zone (tableau de valeurs) sont extraites sous Excel, et une macro permet de vérifier le pourcentage de points respectant l’exigence FLJ (dans notre exemple, que au moins 80% des points ont une valeur de FLJ ≥ 2%).
• Si la pièce étudiée respecte la condition, sa surface est comptabilisée dans un sous-total S1 des pièces respectant la condition 1. Si la pièce ne respecte pas cette condition, mais respecte la seconde condition (FLJ≥ 1,5% pour 80% de la zone de 1er rang), alors la totalité de la surface de la pièce est comptabilisée dans un sous-total S2 des pièces respectant la condition 2. Si elle ne respecte aucune condition, sa surface n’est comptabilisée ni dans S1, ni dans S2.
• Cette vérification est effectuée pour chaque pièce (S la surface totale des pièces vérifiées). L’exigence totale est alors respectée si :
  • Au moins 80% des pièces respectent la condition 1, soit si S1/S>80%
  • Toutes les pièces respectent soit la condition 1 soit la condition 2, soit S1+S2 = S

Uniformité

Enfin, les risques d’éblouissement et d’inconfort sont identifiés grâce au rapport d’uniformité FLJ_min/FLJ_max calculés sur chaque pièce.

Optimisation du facteur lumière jour

Dans le cas où les exigences en termes de FLJ ne sont pas atteintes, plusieurs pistes d’optimisation peuvent être étudiées, comme par exemple :

• Positionnement plus judicieux des baies (positionnement plus central par rapport à la pièce)
• Agrandissement des baies ou ajout de baies supplémentaires
• Augmentation de la transmission lumineuse des vitrages
• Augmentation du coefficient de réflexion lumineuse des revêtements intérieurs (couleurs plus claires – attention cependant à rester réaliser par rapport à l’usage du bâtiment)
• Installation de puits de lumière ou de parois vitrées en second jour pour augmenter la luminosité en fond de pièce