Mesures sur modèles réduits

L’étude sur modèles réduits permet de réaliser des mesures dans des conditions lumineuses précises, ce qui rend la comparaison entre divers projets ou diverses configurations de façade possible. Pour étudier l'éclairage naturel sur un modèle réduit, on dissocie l'éclairage du ciel et du soleil. Une simple superposition des mesures réalisées sous un ciel et un soleil artificiels permet d’obtenir les résultats pour des conditions de ciel ensoleillé.

La réalisation d'une étude type en 'lumière naturelle' se déroule en plusieurs étapes et est le fruit de la collaboration entre le demandeur, qu'il soit architecte, bureau d'étude, maître d'ouvrage ou autre et l'équipe du CSTC.

L'étude de la distribution de la lumière naturelle sur un bâtiment via modèle réduit permet un travail de sensibilisation à la lumière naturelle et de composition avec la lumière naturelle. Elle permet également de vérifier l'applicabilité de certains principes théoriques ou de visualiser l'effet induit par certains éléments (pare-soleil, ...)

Fig. 1 Modèle réduit sous Mirror Box (vue intérieure).
Fig. 1 Modèle réduit sous Mirror Box (vue intérieure).
Fig. 2 Modèle réduit sous soleil mécanique (vue extérieure).
Fig. 2 Modèle réduit sous soleil mécanique (vue extérieure).
Fig. 3 Modèle réduit sous Mirror Box (vue intérieure)
Fig. 3 Modèle réduit sous Mirror Box (vue intérieure)

Etude d’ensoleillement

Ce type d’étude se réalise généralement au niveau de la volumétrie du bâtiment.
Un modèle de masse (1/100) est réalisé et est placé dans son environnement (volumétrie de l'environnement immédiat). C'est ainsi que l'on peut effectuer une étude de l'ensoleillement direct et que l'on peut repérer les orientations intéressantes, les masques importants ainsi que les particularités du site vis-à-vis de la lumière naturelle (ombre portée par une tour voisine à la construction, soleil rasant en hiver sur une partie du bâtiment, ..., par exemple).

Elle permet ainsi :
  • d'établir une ou deux solutions volumétriques
  • de localiser les ouvertures intéressantes et de mettre en évidence les risques d'éblouissement
  • de contrer, par une solution architecturale telle que les masques fixes, les éventuels problèmes identifiés.

Etude de pénétration de la lumière naturelle

Dans ce type d’étude, le volume est entièrement ou partiellement modélisé, les ouvertures sont réalisées avec une grande précision et le mobilier est placé in situ afin de rendre la scène aussi fidèlement que possible. Le travail réalisé étant plus détaillé et précis que pour une étude d’ensoleillement, une attention toute particulière doit être portée à :
  • l'étanchéité à la lumière
  • aux coefficients de réflexion et à l'aspect visuel
  • à la précision d'exécution.
L'emplacement des capteurs (luxmètres) et des points de vue de la caméra fait aussi l'objet d'une discussion afin d'obtenir des valeurs d'éclairements et des vues intérieures judicieuses et représentatives des conditions intérieures.
Les résultats de ces mesures (éclairements, luminances, vues intérieurs et animations 3D), réalisées par le CSTC et fournies (explicitées via le rapport d'étude) à l'architecte, peuvent influencer :
  • la volumétrie du bâtiment
  • la configuration des ouvertures (inclinaison, forme, ...)
  • la géométrie des locaux
  • le revêtement des murs
  • le mobilier ou sa disposition. 
Cet outil et ce type de mesures permettent, outre l'accroissement des connaissances en lumière du jour, de baser un projet sur des mesures concrètes, d'étayer les plans et les idées par des vues 3D. Le maître d'ouvrage ou le futur utilisateur peut ainsi mieux se rendre compte de la situation et des effets futurs mais il peut aussi mieux réagir et mieux formuler ses désirs au niveau du confort visuel.

Une telle installation révèle donc ses avantages au niveau de :
  • la facilité d'utilisation (guidance assurée par le CSTC)
  • l'évaluation de la disponibilité de la lumière du jour
  • la possibilité de visualisation (vues 3D + animations)
  • la validation de concepts architecturaux quelques fois abstraits par des mesures concrètes
  • l'utilisation d'un support didactique que tout un chacun puisse aisément comprendre
  • la possibilité d'extension des connaissances en matière de lumière du jour.
Concrètement, le modèle réduit est fourni par le demandeur mais sa réalisation est le fruit d'une étroite collaboration avec le CSTC. Les mesures sont entièrement effectuées par le CSTC à la station expérimentale de Limelette.

Un rapport critique est établi; celui-ci reprend les résultats obtenus, les commente (CD-rom) et contient :
  • une description des mesures réalisées
  • des éclairements mesurés
  • des facteurs lumière du jour
  • des vues 3D et des animations
  • des commentaires sur les résultats
  • d'éventuelles suggestions ou adaptations visant à améliorer la qualité du confort visuel.