L'éclairage dans les bâtiments à consommation d'énergie quasi nulle
31 Mar 2021
En vue de l'application de l'Agenda 2030 des Nations Unies pour le développement durable, l'Union européenne a établi une série d'actions concrétisées par différentes normes. L'une des plus importantes est celle contenue dans la Directive sur l'efficacité énergétique (DEE) qui préconise la transition énergétique des États membres vers un système plaçant la durabilité au titre d'élément clé, sans négliger la compétitivité et la sécurité.
Établie en 2012 pour aider les membres de l'UE à mettre en œuvre des mesures visant à améliorer l'efficacité énergétique dans un certain nombre de domaines, la DEE avait pour objectif initial d'améliorer l'efficacité d'environ 20 % d'ici 2020. La DEE a cependant été révisée en 2018 (2018/2002) et cet objectif a été fixé à un minimum de 32,5 % pour 2030.
Les bâtiments à consommation d'énergie quasi-nulle dans le plan de développement durable de l'UE
Selon les données de l'UE, les bâtiments sont responsables de 40 % de la consommation énergétique totale en Europe. Un concept apparaît par conséquent comme fondamental au sein de la DEE, pour se transformer en un objectif prioritaire : Les bâtiments à consommation d'énergie quasi nulle nZEB (nearly Zero-Energy Buildings).
Il s'agit d'un modèle de bâtiments dont la consommation nette d'énergie au cours d'une année type est proche de zéro. Pour atteindre cet objectif, des mesures doivent être prises pour contribuer à améliorer l'efficacité ou la performance énergétique des bâtiments, celle-ci étant entendue comme la quantité d'énergie nécessaire à la couverture des demandes dérivées de l'utilisation du bâtiment, qui comprennent des éléments tels que le chauffage, la climatisation, la ventilation, le chauffage de l'eau et l'éclairage. Un bâtiment nZEB ne consomme que ce qu'il demande et utilise principalement, en outre, des sources d'énergie renouvelables.
L'UE entend impulser la rénovation du parc immobilier européen pour le mettre en conformité avec la DEE et exiger que les nouvelles constructions correspondent au nZEB à partir de 2020 (2018 dans le cas des bâtiments publics).
Critères de conception durables
Par la conception de ce type de bâtiment qui tente de garantir une consommation efficace, le but est de concevoir et de construire des bâtiments qui ne dépensent pas plus que ce dont ils ont besoin, un principe qui doit être présent dès le début et la conceptualisation de tout projet.
Selon Ricard Santamaría, Directeur du cabinet de gestion de projets de construction H.A.U.S HEALTHY BUILDINGS, lors du démarrage d'un projet, « nous commençons par parler de la demande. Il nous semble clair que la première ébauche d'un projet doit être faite dans une intention non équivoque, en pensant à placer la demande d'énergie au niveau le plus bas possible ». L'établissement d'une demande énergétique minimale doit être l'une des pierres angulaires du projet. « Si nous parvenons à de faibles niveaux de demande, nous avons déjà fait un bon bout de chemin... Nous chercherons ensuite à apporter des solutions à cette demande avec des systèmes efficaces alimentés par des énergies renouvelables, mais le moteur de ce zéro, c'est la demande », conclut Ricard Santamaría.
Cette économie de la consommation d'énergie est absolument nécessaire pour atteindre les objectifs de développement durable établis par l'ONU et l'UE, et suppose également une économie importante pour le consommateur final.
Les principaux piliers sur lesquels repose un bâtiment à faible demande énergétique sont les suivants :
- Une étude climatique de l'environnement et de l'emplacement, tenant compte des différentes variables hygrothermiques : Température, humidité, rayonnement solaire, vitesse et direction des courants de vent... ;
- Une détermination de stratégies « passives » visant à réduire la demande énergétique en les intégrant dans la conception du bâtiment ;
- Une bonne gestion thermique et une ventilation adéquate grâce à des stratégies « passives » visant à réduire la demande énergétique, puis la recherche et la proposition des solutions de ventilation active et des systèmes de climatisation les plus efficaces ;
- Analyse et proposition de sources et de ressources énergétiques locales de manière à permettre de capter le maximum d'énergie nécessaire issue de sources renouvelables, en minimisant les énergies fossiles selon des critères d'efficacité maximale.
En ce qui concerne l'éclairage, il est très important de donner la priorisation à l'éclairage naturel et de procéder à sa bonne complémentation par de l'éclairage artificiel.
L'éclairage artificiel dans les bâtiments nZEB
La consommation d'énergie est définie comme la relation entre les besoins énergétiques du bâtiment et la performance des équipements et des installations. C'est là qu'entre l'éclairage en jeu, devenant l'un des facteurs importants de l'équation.
En Espagne, le Code technique de la construction (CTE) prévoit la limitation de la consommation énergétique en établissant des valeurs maximales d'IEE (indice d’efficacité énergétique de l'installation) en fonction des caractéristiques du bâtiment et des conditions climatiques de son environnement, ainsi que de l'activité à laquelle il est destiné.
Dans ce sens, la généralisation de l'utilisation de la technologie LED a été d'une grande aide, en raison de la réduction de la consommation énergétique qu'elle a supposée, pour une économie d'énergie estimée de jusqu'à 80 % par rapport à d'autres technologies, selon les données du Département de l'énergie des États-Unis.
Cependant, il ne suffit pas de disposer de sources lumineuses efficaces, il faut aussi déterminer les systèmes de contrôle et le suivi de la consommation énergétique afin de garantir une meilleure efficacité. C'est pour cette raison qu'ont été établis des systèmes pour l'utilisation de la lumière naturelle et pour le contrôle et la régulation de l'éclairage artificiel, régulant le flux lumineux des luminaires au travers de systèmes de mise en marche et de contrôle manuels, de temporisateurs ou même de systèmes plus actuels, basés sur des technologies sans fil qui permettent le contrôle à distance.
Rapprocher les concepts de durabilité et de bien-être
En 2021 cependant, parler de la création d'espaces efficaces n'est plus suffisant. Il est désormais nécessaire de contextualiser et d'humaniser ces solutions, sous le paradigme de la durabilité unie au bien-être des utilisateurs.
Du point de vue des effets visuels de l'éclairage, nous devons fournir des solutions d'éclairage qui garantissent :
- Un niveau d'éclairement requis pour la tâche à accomplir ;
- Des stratégies de contraste et d'uniformité adéquate, pour la génération d'espaces confortables. Disposer d'informations relatives aux finitions qui composent l'espace pour un bon calcul des éclairages est en ce sens très important ;
- De faibles niveaux d'éblouissement, permettant aux utilisateurs d'effectuer leur travail sans gêne ni inconfort ;
- La suppression de l'effet « flicker » qui peut provoquer des effets indésirables tels que la réduction du confort visuel et de la performance lors de la réalisation des tâches, voire des effets physiologiques comme la fatigue ou les maux de tête ;
- Une reproduction chromatique adéquate à la tâche à accomplir, entre autres.
Actuellement, des études éprouvées montrent qu'outre l'influence des effets visuels, l'éclairage implique des effets non visuels sur l'être humain, qui doivent être pris en compte lors du choix d'une source de lumière appropriée. Il est donc important de déterminer les paramètres suivants :
- Rapport adéquat entre le niveau d'éclairage (éclairement, mesurés en lux) et la bonne température de couleur (mesurée en Kelvin), compte tenu de la contextualisation géographique et culturelle du projet ;
- Distribution spectrale optimale, qui améliore l'activation circadienne, en répondant à l'optimisation des émissions correspondantes à la longueur d'onde de 480 nm, dont l'impact sur notre cycle circadien a été scientifiquement démontré ;
- Conception d'itinéraires lumineux et de scénarios permettant aux utilisateurs de disposer de solutions d'éclairage dynamiques qui s'adaptent à leurs besoins d'un point de vue fonctionnel, mais aussi biologique et émotionnel.