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Calculs de lumière naturelle (Modeleur)

















Calculs de lumière naturelle et FLJ du modeleur

Pleiades Modeleur n'est pas qu'un outil de saisie du projet, grâce au moteur de calcul Enelight, il propose aussi plusieurs calculs concernant la lumière naturelle dans le bâtiment :

  • Le calcul horaire de l'éclairement naturel en différents points intérieurs du bâtiment (et donc la prise en compte des consommations d'éclairage et de la puissance dissipée correspondante en STD/SED)
  • Le calcul de l'autonomie en lumière du jour (ALJ)
  • Le calcul du Facteur de Lumière du Jour (FLJ)


Ne sont pas pris en compte pour les calculs d'éclairement naturel :


Sont pris en compte pour les calculs d'éclairement naturel :

  • La représentation géométrique telle qu'elle apparaît dans la vue 3D.
  • Les casquettes et les brise-soleil (supposés opaques) affectés aux parois ou aux menuiseries.
  • L'albédo par défaut, qui peut être modifié via le menu Éclairement / Préférences.

Depuis Pleiades 6.24.4.0, les résultats de calculs d'éclairement sont regroupés dans les format de sauvegarde compressé (.plxm et plxq).

Les résultats des calculs de lumière naturelle (éclairement ou de FLJ) sont contenus dans un fichier enregistré au même endroit que le fichier Pleiades Modeleur (.Alcp). Ce fichier a le même nom que le fichier Modeleur auquel est ajouté l'extension .light. Lors de l'exportation vers l'Éditeur, le fichier Pleiades .plp est accompagné du fichier .light correspondant.

Il est important de ne pas renommer l'un des fichiers car celui qui lui est associé ne sera alors plus retrouvé. Pour les mêmes raisons, il est important de ne pas déplacer un fichier sans déplacer le fichier .light qui lui est associé.

De manière générale, il faut retenir que les calculs de lumière naturelle reposent sur la géométrie obtenue dans la 3D du Modeleur. Si quelque chose ne se voit pas dans la géométrie présentée en 3D (par exemple une scénario d'occultation), il n'aura pas d'impact sur les résultats obtenus.

1 Les calculs disponibles

1.1 L'éclairement naturel

Ce calcul fournit, en différents points de chaque pièce, la valeur de l'éclairement naturel heure par heure sur toute l’année. Il est nécessaire au module STD COMFIE pour évaluer les besoins en éclairage artificiel du projet et en déduire la consommation d'électricité et les apports thermiques induits.

Les saisies spécifiques aux calculs d'éclairement (naturel et artificiel) s'effectuent dans la feuille STD de l'onglet Plan.

  • Pour le calcul d'éclairement naturel seul, aucune saisie spécifique n'est nécessaire, stricto sensu. Par défaut, le calcul sera réalisé dans toutes les pièces à une hauteur de référence de 70 cm du plancher. Pour ajuster la hauteur du plan de travail, il est nécessaire d'affecter un scénario de niveau d'éclairement Feuillescenarios - icone1.png, via la palette d'affectation des scénarios BoutonScenarios.png.Le bouton BoutonActiveEclairement.png permet de désactiver le calcul sur certaines pièces où le calcul n'est pas souhaité (gain de temps de calcul).
  • Pour le calcul de l'autonomie en lumière du jour, il est nécessaire de compléter la saisie par l'affectation des scénarios de niveau d'éclairement Feuillescenarios - icone1.png, via la palette d'affectation des scénarios BoutonScenarios.png. Ces scénarios indiquent le niveau minimal d'éclairement requis à chaque heure et la hauteur du plan de référence.
  • Pour que le calcul d'éclairage artificiel puisse être réalisé dans le module STD de Pleiades, il faut enfin affecter les équipements d'éclairage artificiel aux différentes pièces via le bouton BoutonEquipEclairage.png.
  • La prise en compte de l'éclairage artificiel dans la STD/SED de Pleiades ne pourra être réalisée que si les scénarios et les équipements d'éclairement ont été affectés et que le calcul d'éclairement naturel a été réalisé dans le Modeleur. Les consommations et les puissances dissipées de cet éclairement pourront alors bien être prises en compte.
  • Si, lors du calcul de STD/SED la coche "Utiliser l'éclairage naturel pour calculer l'éclairage artificiel" est grisée (et est donc non accessible), c'est qu'aucun résultat de calcul d'éclairement n'est disponible. Il n'y aura pas de calcul de consommation d'éclairage.

1.1.1 L'éclairage artificiel

Si l'éclairement nature n'est pas suffisant pour fournir le niveau d'éclairement requis, l'équipement d'éclairage artificiel pourra s'enclencher en fonction de sa configuration. Le calcul en simulation dynamique de Comfie réalisé dans Pleiades calcule alors la consommation horaire d'éclairage artificiel et prend en compte les apports internes correspondants.

1.2 L'autonomie en lumière du jour (ALJ)

L'autonomie en lumière du jour sur l'année est le pourcentage du temps où le niveau d'éclairement naturel est supérieur ou égal au niveau d'éclairement (non nul) défini dans le scénario d'éclairement. Le temps considéré pour ce calcul correspond aux périodes où la pièce comporte un niveau d'éclairement non nul, ce qui signifie que la pièce est occupée et nécessite potentiellement d'être éclairée. Autrement dit, le calcul ne tient pas compte des heures où un local ne nécessite aucun éclairement (local inoccupé, local dont les occupants dorment, etc.)

1.3 Le Facteur de Lumière du Jour (FLJ)

En éclairage naturel, l'exigence d'éclairement peut se traduire en valeur de "facteur de lumière du jour" (FLJ).

Ce facteur est le rapport de l'éclairement naturel intérieur reçu en un point (généralement le plan de travail ou le niveau du sol) à l'éclairement extérieur sur une surface horizontale, en site parfaitement dégagé, par ciel couvert. Il s'exprime en %.

Dans les conditions de ciel couvert (ciel normalisé par la Commission Internationale de l'Éclairage), les valeurs du facteur de lumière du jour sont indépendantes de l'orientation des baies vitrées, de la saison et de l'heure du jour.

Le calcul des FLJ se lance via le bouton "FLJ" dédié dans la barre d'outils du Modeleur.

Le calcul des FLJ est indépendant des outils de simulation Comfie ou de RT2012, il est utilisé dans les labels de qualité environnementale BREEAM, LEED ou HQE. Une feuille dédiée permet d'en vérifier les exigences.

Lumprincipe - feuilleFLJ.png

Si une typologie de pièce est affectée, ce sera la hauteur du plan de travail fixée au niveau de cette typologie qui sera prise en compte pour les calculs.

En l'absence de typologie de pièce affectée, la hauteur de travail prise par défaut sera de 0,7 m.

Quel est la fiabilité des résultats de FLJ obtenus avec le Modeleur ?


2 Paramétrage et lancement des calculs

Le paramétrage et lancement des calculs sont réalisés par les boutons de la section Éclairement naturel du ruban, accessibles depuis les onglets Plan, STD et Calcul.

SectionEclairement.png

Un clic sur le bouton Éclairement ou sur le bouton FLJ ouvrira la fenêtre des paramètres du calcul. Les deux fenêtres ont la même apparence :

FenParamEclairement.png

2.1 Maillage

Trois types de maillages sont proposés :

  • 9 à 12 points par pièce : ce maillage grossier minimise le temps de calcul mais les rendus seront grossier.
  • Régulier 0.5 m : Il s'agit d'un maillage régulier carré comportant un point tout les 50 cm, soit 4 points par m². Ce maillage affine les résultats et les rendus. Il est requis par les référentiels de certains labels environnementaux.
  • Régulier 0,2*5log10(d) : Il s'agît d'un nouveau maillage proposé par le moteur Radiance, permettant de trouver un compromis entre les 2 maillages précédents.

2.2 Qualité

  • Bas : lancement de XXX rayons.
  • Élevé : lancement de YYY rayons

Comme le tirage des rayons est aléatoire, la précision du résultat sera meilleure pour un niveau de qualité élevé. En contre-partie, le temps de calcul sera allongé.

Depuis la V6.23.9.2 la qualité se définit aussi par le nombre de rebonds (3, 5, 7, 10 ou 12).

Le "nombre de rebonds" représente le nombre d'itérations où la lumière est réfléchie ou diffusée à l'intérieur d'un espace avant d'atteindre un point spécifique, modélisant les effets de la lumière indirecte dans les simulations d'éclairage tridimensionnelles.

Attention, à partir de 7 rebonds, les calculs deviennent très longs, et le gain en précision entre 7 et 10 rebonds n'est pas nécessairement important. (bien souvent, la quantité de lumière réfléchie au delà du 7ème rebond est infime).

2.3 Paramètres

Il est possible d'ajuster :

  • La réflectance du sol : sa valeur par défaut est 0.2. Elle peut être plus élevée si le sol est très réfléchissant (métallisé, enneigé,...).
  • le nombre de cœurs utilisés : nombre de cœurs de calcul du processeur multicœur mobilisés pour les calculs : ce nombre est compris entre 1 et 8. Ce paramètre permet d'accélérer le calcul ou au contraire de conserver garder de la puissance disponible pour d'autres applications.

2.4 Lancement des calculs

Après avoir ajuster les paramètres, cliquer sur OK pour lancer les calculs avec Enelight.

Enelight a été développé par De Luminae Lab. Il réalise tous les calculs par le moteur Radiance, référence en la matière.

Lumenelight - outils02.png

Il est possible d'interrompre le calcul à tout moment par le bouton Interrompre. Une fois le calcul effectué, il suffit de fermer la fenêtre d'Enelight pour retrouver le Modeleur.

2.4.1 Erreurs lors du calcul d'éclairement

Les calculs de lumière naturelle (éclairement ou FLJ) n'aboutissent pas et indiquent une erreur. Que faire ?


Le calcul d'éclairement naturel plante en indiquant "Error: Direct or diffuse DC files don't exist", que faire ?


3 Visualiser les résultats

Lorsque l'un ou l'autre des calcul d'éclairement naturel ou de FLJ a abouti, il est possible de visualiser et d'exploiter les résultats de trois manières différentes :

  • dans l'onglet 3D : Les résultats sont affichées directement sur la vue 3D du projet.
  • dans l’onglet Plan, sur la feuille FLJ : Les résultats du FLJ sont affiché sur le plan. Il est également possible de vérifier automatiquement des exigences portant sur le FLJ.
  • En exportant les résultats vers un fichier de type tableur : Pour ce faire, utiliser les boutons accessibles par les flèches de la section Éclairement naturel du ruban.
MenuEclairementNat.png

Il est possible de sélectionner les données à exporter avant de valider. L'export génère :

  • un fichier de synthèse du calcul d'autonomie (avec les valeurs minimale et maximale des points obtenus, ainsi que la moyenne par pièce)
  • un fichier contenant les résultats horaires d'éclairement naturel en lux pour chaque point de calcul, par pièce sélectionnée.


Dans l'export de l'autonomie lumineuse, on retrouve une colonne "Certivéa 80% de la surface" calculée de la manière suivante :

Pour chaque heure de l'année :

  • Pour chaque point de la pièce
    • Si la valeur du point est supérieure au besoin
      • on incrémente le compteur d'heures en autonomie du point
      • on incrémente le nombre de points en autonomie de la pièce pour l'heure
    • S'il y a des besoins et qu'il fait jour et que le nombre de point en autonomie (lux >= besoin) de la pièce est supérieur à 80%
      • on incrémente le compteur d'heures en autonomie de la pièce
  • Pour chaque point de la pièce, on divise le compteur d'heures de chaque point par le nombre d'heures où il y a des besoins pour avoir un pourcentage
  • On divise le nombre d'heures d'autonomie de la pièce par le nombre d'heures où il fait jour et où il y a des besoins.

L'occupation est considéré par rapport au scénario de besoin et pas par rapport au scénario d'occupation.

  • L'export au format .xls limite le nombre de colonnes possibles à 256. Si vous rencontrez des problèmes ou pour contourner cette limite, vous pouvez exporter au format SYLK (.slk), puis charger ce fichier SYLK dans votre tableur.

ATTENTION : Le format SYLK n'enregistre QUE la feuille active et n'enregistre pas les graphiques (ce .slk est l'équivalent d'un fichier texte).

  • Si lors de l'exportation, vous obtenez un message de type "mémoire insuffisante" alors fermez Pleiades puis rouvrez-le. Faites un export au format .csv. Dans Excel, chargez le fichier ainsi obtenu, sélectionnez la 1ère colonne et allez dans Données > Convertir pour convertir ces données (avec séparateur virgule).
Si les scénarios d'éclairement naturel ont été modifiés (excepté les hauteurs du plan de travail), il est possible de recalculer l'autonomie sans avoir à relancer les calculs d'éclairement naturel, avec la fonction "Recalculer l'autonomie".

3.1 Gestion des résultats

Depuis Pleiades 6.24.4.0 le fichier des résultats d'éclairage est automatiquement regroupé dans le fichier .plxm(ou .plxq).

Le fichier des résultats d'éclairage Enelight (extension .alcp.light) est enregistré à part de la sauvegarde Modeleur avec un nom identique à celui de la sauvegarde Modeleur correspondante.

Si la sauvegarde Modeleur est renommée via Windows, alors le logiciel ne sera plus en mesure de retrouver les résultats d'éclairage Enelight. Il est donc conseillé de sauvegarder ou de renommer la saisie via le Modeleur (Fichier > Enregistrer sous) ou de renommer de façon identique le fichier Enelight correspondant.

Si des modifications ayant un impact sur les calculs d'éclairage ont été apportés à la saisie, il est impératif de relancer les calculs. Les résultats seront alors corrigés.