Fenêtres · Lumière naturelle

Calcul du facteur de lumière du jour et de la part vitrée

Une fenêtre est un trou percé dans l’isolant pour faire entrer la lumière, et les deux moitiés de cette phrase ont un chiffre. La lumière dépend du verre qui reste une fois que le cadre a pris sa part – en général deux tiers seulement de la baie –, de sa propreté, de la part de ciel qu’il voit et de la clarté de la pièce. Le coût, c’est la chaleur qui s’en va par là chaque nuit pour le reste de la vie du bâtiment. Cette page met les deux sur le même écran et vous dit ce qu’un point de facteur de lumière du jour (FLJ) en plus va vous coûter en watts.

La pièce

Longueur m

Largeur m

Hauteur m

Usage de la pièce

Les objectifs sont les minimums de facteur de lumière du jour moyen fixés de longue date par le BRE et la BS 8206-2 (Royaume-Uni). Ce sont des planchers, pas des buts : une pièce pile à son objectif a encore besoin de lumière artificielle une bonne partie de la journée de travail.

La baie

Largeur mm

Hauteur mm

Type de fenêtre

Petits bois verticaux

Petits bois horizontaux

Largeur des petits bois mm

Nombre de ces fenêtres dans la pièce

Vitrage et ciel

Transmission lumineuse τ_v

Facteur de maintenance

Angle de ciel visible θ °

Facteur de réflexion R

θ est l’angle de ciel visible depuis le milieu de la fenêtre, mesuré en coupe depuis l’horizontale. Peindre une pièce en blanc plutôt qu’en gris moyen rapporte plus de facteur de lumière du jour qu’on ne le croit, et c’est le levier le moins cher de cette page.

Ce que cela coûte en chaleur

U_w fenêtre

U mur

ΔT K

La fenêtre remplace du mur : ce qu’elle coûte, c’est la différence entre les deux, pas le tout. Reportez le résultat dans le calcul des déperditions (en anglais) pour le voir en contexte, ou calculez le U_w exactement avec le calculateur Uw.

—

Surface vitrée

— m²

Facteur de lumière du jour moyen

— %

Vitrage / surface au sol

— %

Coût en chaleur

— W

Les deux calculs

ce qui est vraiment du verre A_g = ( W − 2f − n_v·b ) · ( H − 2f − n_h·b ) // par fenêtre, puis × le nombre part vitrée = A_g / (W · H) facteur de lumière du jour moyen – la formule du BRE ADF = ( T · A_g · θ ) / ( A · ( 1 − R² ) ) T = τ_v · facteur de maintenance θ = angle de ciel visible, en degrés A = toutes les surfaces intérieures : sol, plafond, les quatre murs R = facteur de réflexion moyen de ces surfaces, pondéré par leur aire ce que coûte la lumière Q = ( U_w − U_wall ) · A_window · ΔT // watts, conditions de calcul

Trois choses de cette formule méritent qu’on s’y arrête.

Le cadre n’est pas une erreur d’arrondi. Un battant ouvrant dans une baie de 1200 × 1400 donne 1,18 m² de verre pour 1,68 m² de baie : le cadre a mangé 30 % de la lumière avant tout le reste. Divisez la même fenêtre en six carreaux avec des petits bois et vous en perdez encore un morceau. C’est pourquoi un fixe à côté d’un ouvrant de même taille est visiblement plus lumineux.

C’est la pièce qui est au dénominateur, pas la fenêtre. Le facteur de lumière du jour n’est pas une propriété de la fenêtre, mais de la fenêtre et de la pièce sur laquelle elle ouvre. Mettez la même fenêtre dans une pièce deux fois plus profonde et le facteur est divisé par deux. C’est aussi pourquoi peindre les murs en blanc est un vrai levier et non de la décoration : passer de R = 0,3 à R = 0,6 augmente le résultat d’environ 40 %, pour le prix de la peinture.

L’angle de ciel punit les villes. θ vaut 90° pour une fenêtre dégagée et peut-être 45° avec un bâtiment de l’autre côté de la rue : la même fenêtre dans la même pièce donne alors moitié moins de lumière, et aucun meilleur vitrage ne la rendra.

Ce que signifie le chiffre

ADF	L’impression dans la pièce
< 1 %	Sombre. Lumière artificielle toute la journée, quel que soit le temps.
1 – 2 %	La lumière du jour se remarque mais ne suffit pas. Éclairage d’appoint la plupart du temps.
2 – 5 %	Principalement éclairée par le jour. Les lampes restent éteintes par temps clair.
> 5 %	Très bien éclairée – et ce sont maintenant l’éblouissement, la surchauffe d’été et la déperdition d’hiver qui posent problème.

Exemple à vérifier à la main

Le séjour avec lequel s’ouvre cette page : 4,0 × 3,5 × 2,5 m, un battant ouvrant dans une baie de 1200 × 1400 mm, double vitrage peu émissif.

verre (1200 − 210) × (1400 − 210) = 990 × 1190 = 1,178 m² baie 1,68 m² → part vitrée 70,1 % pièce A = 2(4·3,5) + 2(4·2,5) + 2(3,5·2,5) = 28 + 20 + 17,5 = 65,5 m² 1 − R² = 1 − 0,25 = 0,75 ADF T = 0,70 × 0,90 = 0,63 (0,63 × 1,178 × 90) / (65,5 × 0,75) = 66,80 / 49,13 = 1,36 % chaleur (1,4 − 0,30) × 1,68 × 23 = 42,5 W 42,5 / 1,36 = 31 W par 1 % de facteur de lumière du jour

La pièce manque donc l’objectif de 1,5 % pour un séjour – de peu, mais elle le manque. Pour l’atteindre, le verre doit passer de 1,178 à 1,300 m², ce qui, sur la même largeur de 1200 mm, veut dire une fenêtre de 1523 mm de haut au lieu de 1400. Ces 123 mm de hauteur en plus apportent 0,14 % de facteur de lumière du jour et coûtent environ 4 W. Faire de la même fenêtre un fixe plutôt qu’un ouvrant y parviendrait pour rien : c’est dans le cadre que la lumière est passée.

Ce que cette page ne fait pas

Une moyenne, pas une répartition. Un seul chiffre pour toute la pièce. Il ne peut pas dire que le coin du fond est sombre, et dans une pièce profonde c’est pourtant ce qui compte. En règle empirique, la lumière utile pénètre sur environ 2 à 2,5 fois la hauteur du linteau de la fenêtre ; au-delà, la moyenne ment.
Ni orientation ni soleil. Le facteur de lumière du jour est défini exprès pour un ciel couvert, il ignore donc délibérément l’orientation de la fenêtre. Les pièces réelles reçoivent le soleil direct, et une fenêtre au sud ne se comporte pas du tout comme une fenêtre au nord de même taille.
Le coût en chaleur est nocturne et dans le pire cas. Il ignore les apports solaires qui en remboursent une partie sur la saison de chauffe – ils sont réels et, sur une façade sud, peuvent en couvrir l’essentiel –, et il ignore la surchauffe d’été, qui rend les grands vitrages bien plus coûteux que ce chiffre ne le laisse croire.
L’ADF est l’ancienne méthode. La BS 8206-2 a été retirée et la NF EN 17037 est la norme actuelle : elle demande un éclairement cible sur une fraction de l’espace pendant une fraction des heures de jour, évalué par simulation dynamique avec les données de ciel locales. La moyenne du BRE reste la bonne première esquisse, et ce que la plupart des gens entendent par « facteur de lumière du jour », mais ce n’est pas une réponse réglementaire.
Ni stores, ni rideaux, ni tableaux profonds, ni balcons au-dessus. Tous font baisser le chiffre, parfois de moitié.

À lire. Utilisez-le pour dimensionner une fenêtre tôt, comparer des options et discuter d’une menuiserie. Tout ce qui doit être démontré – une prescription du permis de construire, une conformité à la NF EN 17037, un litige sur le droit à la lumière – demande une simulation dynamique de l’éclairage naturel sur la géométrie réelle.