Eléments de choix durable

Synthèse des éléments de choix durable

Chaque dispositif possède des avantages, et des inconvénients en matière de durabilité, synthétisé dans le tableau ci-dessous. 

Aspects environnementaux

Déperditions thermiques et gains solaires

En plus de jouer un rôle dans le bilan électrique d'éclairage artificiel, les ouvertures interviennent également dans le bilan thermique des bâtiments :

• Déperditions thermiques par les ouvertures

  Dans la majorité des cas, une ouverture est moins isolante que la paroi opaque qu'elle remplace, engendrant ainsi une augmentation des déperditions thermiques et, donc, des consommations de chauffage.

• Gains solaires par les ouvertures

  Selon la saison et le type de local, les apports solaires induits par les ouvertures réduisent les consommations de chauffage ou, au contraire, augmentent les consommations de refroidissement, dans le cas où ils provoquent une surchauffe.

Voir dossiers Diminuer les pertes par transmission et Limiter les charges thermiques.

Impact environnemental

La fabrication des châssis et vitrages et leur recyclage en fin de vie représentent un coût environnemental non négligeable (énergie grise, épuisement des ressources naturelles).

Plus d'info, voir le dossier Choix durable des châssis.

Les systèmes de distribution lumineuse augmentent encore davantage ce coût environnemental par la complexité de leur fabrication et de leur mise en œuvre.

Réduction des émissions de CO2

Assurer le confort visuel de manière passive en maximisant l'utilisation de l'éclairage naturel va permettre de limiter les besoins d'éclairage artificiel et engendrer ainsi une économie d'énergie et une réduction des émissions de CO2. Une conception architecturale réfléchie peut atteindre 35 à 65 % d'autonomie en lumière du jour, réduisant ainsi d'autant les émissions de CO2 liées à l'éclairage artificiel.

Pour être efficace, elle doit s'inscrire dans une démarche globale qui vise à réduire la puissance installée et diminuer le temps de fonctionnement de l'éclairage artificiel. Le tableau ci-dessous reprend le gain potentiel en électricité pour un bureau individuel en fonction de différentes stratégies :

Gain potentiel en électricité en fonction de la stratégie d'éclairage artificiel

Le gain énergétique entre un bâtiment traditionnel et un bâtiment optimisé (enveloppe + systèmes) peut être de 20 kWh par m² et par an, soit 50 kWh/m².an en énergie primaire. Il convient de comparer cela au besoin de chaleur d'un bâtiment passif qui est de 15 kWh/m².an.

Plus d'info, voir le dossier Optimiser l'éclairage artificiel.

Aspects économiques

Réduction des consommations

Assurer le confort visuel de manière passive en maximisant l'utilisation de l'éclairage naturel va permettre de limiter les besoins d'éclairage artificiel et engendrer ainsi une réduction des consommations électriques (voir dossier Optimiser l'éclairage artificiel). Cela permettra également de réduire les apports internes dus à l'éclairage artificiel et, de ce fait, les consommations liées au refroidissement éventuel du bâtiment (voir dossier Limiter les charges thermiques).

Coût d'investissement

Par rapport à un mur de façade traditionnel "lourd" (briques de parement, isolant, blocs béton, plafonnage), un châssis oscillo-battant en bois avec double vitrage représente généralement un surcoût de 5 à 10 %.

Ce surcoût augmente :

• Si la performance énergétique du vitrage, de l'intercalaire ou du châssis augmente ;
• Si la dimension de la fenêtre est réduite (ce qui induit une plus grande proportion de châssis) ;
• Si la quantité commandée est réduite.

Coût de l'entretien

Les ouvertures se dimensionnent de façon à apporter le juste niveau d'éclairement pour les tâches effectuées dans les différents locaux. Pour minimiser les coûts d'entretien, la taille des ouvertes et des protections solaires est réduite au maximum. 

Les ouvertures simples sont à privilégier aux ouvertures complexes, telles que les lanterneaux, les sheds ou les systèmes de distribution lumineuse dont l'accessibilité et l'entretien sont moins aisés. 

Aspects socio-culturels

Confort visuel

Le confort visuel est un paramètre important de la qualité des ambiances. Si la quantité de lumière entre en jeu, d'autres paramètres interviennent également :

• La répartition de la lumière dans l'espace - uniformisation ou division spatiale ;
• Les rapports de luminance dans le local ;
• L'absence d'ombres gênantes ;
• La mise en valeur du relief et du modelé des objets ;
• La vue vers l'extérieur ;
• Le rendu des couleurs ;
• La teinte de la lumière ;
• L'absence d'éblouissement.

D'autre part, la lumière naturelle est un élément fondamental intervenant dans la composition architecturale. Elle sert à la définition des espaces (séparation intérieur-extérieur, liaison ou séparation de volumes, etc.), des formes, des matériaux et des couleurs.

La fenêtre joue un rôle social important de l'extérieur également. La fenêtre en tant que telle permet une communication vers l'extérieur. Placer du vitrage réfléchissant ou occulter les ouvertures via des volets entraîne un sentiment d'insécurité dans la rue et d'appauvrissement de la qualité de vie en ville.

Absence d'ombres gênantes

En fonction de sa direction, la lumière peut provoquer l'apparition d'ombres marquées créées par la présence d'un élément entre la tâche visuelle et la source lumineuse. Celles-ci sont mauvaises pour la vision puisqu'elles diminuent fortement les contrastes.

A l'inverse, une lumière non directionnelle, telle qu'on peut la créer avec un éclairage artificiel purement indirect, rendra difficile la perception des reliefs et peut rendre, par exemple, les visages désagréables à regarder.

Absence d'éblouissement

L'éblouissement est l'effet de conditions de vision dans lesquelles l'individu subit une réduction de l'aptitude à percevoir les objets, pouvant aller jusqu'à un aveuglement temporaire. Il est dû à une luminosité trop intense de surfaces placées dans la direction de la vision ou à un contraste lumineux trop important entre surfaces contigües. Il réduit la performance visuelle et provoque des malaises et des accidents.

En éclairage naturel, l'éblouissement peut être provoqué par :

• La vision directe du soleil ou du ciel au travers des fenêtres ;
• La réflexion du soleil ou du ciel sur les bâtiments voisins ;
• Un contraste de luminance excessif entre une fenêtre et le mur dans lequel elle s'inscrit ;
• Un contraste de luminance excessif entre une fenêtre et son châssis ;
• Une surface intérieure réfléchissante qui crée des contrastes de luminance trop élevés par rapport aux surfaces voisines.

Il est intéressant de noter qu'une plus grande ouverture à la lumière naturelle cause moins d'éblouissement qu'une petite car elle augmente le niveau d'adaptation des yeux et diminue le contraste de luminance.

L'éblouissement obtenu par une fenêtre est moindre que l'éblouissement obtenu à partir d'une source de lumière artificielle vue sous le même angle solide, en raison des différences psychologiques relatives aux sensations produites par ces deux types de sollicitations.

Santé et psychosensoriel

La lumière naturelle influence le bien-être psychosomatique des occupants d'un local. L'éclairage naturel est préféré à l'éclairage artificiel pour sa variabilité et ses nuances. La variabilité de la lumière naturelle permet d'établir une harmonie avec le monde extérieur et crée une ambiance intérieure plus chaleureuse. Son caractère cyclique est un facteur important pour notre équilibre psychique. La lumière naturelle est un élément indispensable pour une bonne perception de l'instant et du lieu où nous évoluons.

Arbitrage

Vue vers l'extérieur >< protection des personnes

Les allèges vitrées ont un rôle socioculturel qui peut être intéressant puisqu'elles font participer les paysages extérieurs à l'ambiance visuelle de l'espace. Néanmoins, cet aspect n'est pas toujours pertinent. Il faut être attentif au fait que la menuiserie remplit une fonction de garde-corps et la norme NBN S 23-002 "Protection des personnes contre les blessures et les chutes" impose l'utilisation de vitrages de sécurité. Le coût financier est alors non négligeable sur le projet. 

Apports lumineux >< gains solaires

La valorisation des gains solaires se fait surtout par les surfaces vitrées. Or, elles sont jusqu'à cinq fois plus déperditives que les parois opaque (voir à ce sujet le dossier Diminuer les pertes par transmission). Le compromis entre pertes thermiques et qualité de l'éclairage naturel est à trouver. 

Les ombrages sont aussi à prendre en compte. Une surface vitrée ombrée est à éviter puisque la surface déperditive augmente et qu'aucun gain solaire ne se crée.

Les apports solaires varient selon la position relative du soleil et selon l'orientation et l'inclinaison de la paroi ensoleillée.

 

Source : Energie+ © Bruxelles Environnement

L'illustration ci-dessus montre que la façade sud capte relativement peu d'énergie solaire en été (hauteur du soleil dans le ciel) mais davantage en hiver. Les ouvertures verticales orientées au sud offrent ainsi la meilleure capacité de régulation passive. On voit également que les fenêtres de façade et les ouvertures zénithales ont un comportement radicalement divergent en ce qui concerne la sélection des pénétrations solaires.

Il faut donc différencier les façades en traitant de manière spécifique les ouvertures de chacune d'elles.

L'orientation des vitrages ne tient pas uniquement compte de la demande de chaleur mais aussi : 

• Des risques de surchauffes ;
• Du confort visuel dû à l'éclairage naturel.

Pour la demande de chaud, il existe un optimum de surface vitrée. Cet optimum tourne aux alentours de 5 à 20 % de la surface au sol selon la définition de la température de consigne :

• 5 % si la température de consigne de chaud est faible, par ex. 12 °C ;
• 20 % si elle est élevée, par ex. 20 °C.

Pour la demande de froid, il n'existe pas d'optimum de surface vitrée. Par contre, il est préférable de s'orienter vers le nord et de limiter les surfaces vitrées car celles-ci peuvent être source de surchauffe.

Pour la lumière naturelle, il faut veiller à prévoir assez d‘ouvertures vitrées en façades, à positionner celles-ci le plus haut possible et à éviter les allèges vitrées, dommageables du point de vue thermique et sans influence sur la qualité de l'éclairage naturel.

Pour offrir un bon compromis entre pertes thermiques et qualité de l'éclairage naturel, la surface nette éclairante d'une pièce de vie sera comprise entre 15 et 25 % de la superficie du local avec des fenêtres idéalement positionnées.