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Dossier - Juillet-Août 2007

Éclairage des locaux d’enseignement : efficacité énergétique et qualité de lumière


Dans les locaux d’enseignement, 70 % de l’information passent par la vision. La qualité de l’éclairage doit donc retenir l’attention de tous : enseignants, gestionnaires, architectes et bureaux d’études.

 

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Dans les locaux d’enseignement,
les niveaux d’éclairement à maintenir prescrits
par la norme EN 12264 sont de 500 lux sur le plan de travail.

 


Quelques définitions
- Efficacité lumineuse : rapport du flux lumineux produit et de la puissance électrique consommée par la lampe.
- Température de couleur : elle permet de qualifier l’ambiance lumineuse, des teintes dites « chaudes » (2 700 K), à dominante jaune, jusqu’aux teintes dites « froides » d’aspect blanc bleuté (5 500 K).
- Rendu des couleurs (IRC) : capacité d’une lampe à restituer les « vraies » couleurs, le maximum est 100.


 

 

Si l’on considère les valeurs des niveaux d’éclairement exigées par la norme d’éclairage intérieur EN 12264, on devrait pouvoir trouver, sur toutes les tables de la crèche à l’université, de 300 à 500 lux. Or, selon Dominique Ouvrard, adjoint au délégué général du syndicat de l’éclairage, « les valeurs que l’on trouve le plus souvent dans les écoles, hors installations neuves, se situent plutôt autour de 200 lux ».
Manque d’intérêt, d’informations, de concertation, de financement ? Sans doute. Pourtant les solutions sont à portée de main : les exigences de la norme européenne (voir tableau II) donnent des niveaux d’éclairement à maintenir qui permettent d’obtenir un bon confort visuel pour une meilleure efficacité dans l’exécution des tâches, et les produits sont disponibles. Moins encombrants, plus efficaces, plus économes en énergie, ils se renouvellent sans cesse, offrant toujours davantage de possibilités : des lampes à longue durée de vie avec des efficacités lumineuses élevées, des luminaires plus efficaces et plus intelligents grâce à des automatismes simples, des systèmes de contrôle électronique qui permettent aujourd’hui de bénéficier d’installations plus flexibles.


L’investissement est sans doute plus important que le choix de luminaires banalisés avec des tubes standard, mais il permet de réduire considérablement les consommations et les opérations de maintenance, donc le coût global de l’installation. Ces équipements d’éclairage s’imposent au maître d’ouvrage qui souhaite se conformer aux principes de développement durable, qui envisage de s’engager dans une démarche HQE ou, encore, dans un label HPE. Plus généralement, il s’agit d’une base de prescription minimale dans tout cahier des charges de marché public. Ils figurent d’ailleurs dans le PNAAPD, Programme national d’action pour des achats publics durables, publié par le ministère chargé de l’écologie.

 


Pourquoi choisir l’électronique à l’école ?
Même si on n’en est pas encore à créer des ambiances différentes dans une salle de classe (en fonction de la matière enseignée, pourquoi pas !), l’électronique permet d’utiliser certains automatismes qui améliorent la gestion de l’éclairage et permettent de réduire les consommations.
Les détecteurs de présence, par exemple, peuvent être installés dans les circulations ou les sanitaires afin d’éviter des consommations inutiles lorsque les locaux sont inoccupés. Ils commandent l’allumage et l’extinction de l’éclairage par détection infrarouge. Le capteur détecte la présence d’une personne par l’émission de chaleur qu’elle dégage. Le signal est envoyé aux luminaires qui s’allument aussitôt. Le détecteur assure l’extinction automatique des locaux dès qu’il n’y a plus personne. Certains systèmes prévoient un abaissement progressif du niveau d’éclairement, par palier, jusqu’à un niveau de veilleuse. Pour éviter que les lampes ne claquent précocement, cause des allumages répétés, les ballasts électroniques doivent être du type « démarrage à chaud » ou « à cathode chaude ».
La variation permet d’adapter le niveau d’éclairement aux besoins, elle offre éventuellement la possibilité de conserver en permanence un même niveau d’éclairement : une cellule photoélectrique mesure l’apport de lumière naturelle et module l’éclairage artificiel en conséquence. Cette solution est particulièrement appréciée dans les locaux d’enseignement dotés de larges baies vitrées : elle évite ainsi à l’enseignant de se déplacer lors de projection par exemple, et garantit un confort visuel constant. La norme recommande d’installer un système de contrôle de l’éclairage dans les salles de classe et de conférence. Comme les consommations des tubes décroissent lorsque le niveau d’éclairement s’abaisse, la variation génère automatiquement des économies d’énergie.


 

Les exigences de la norme EN 12264
Qu’il s’agisse des besoins des gestionnaires ou de l’utilisateur final, les réponses vont dans le même sens : des lampes et luminaires performants, robustes, peu énergivores et simples d’utilisation. Le gestionnaire souhaite limiter les consommations électriques, les coûts de maintenance et simplifier les opérations d’entretien, et ce, dans le respect des textes réglementaires en vigueur. Pour l’élève, il s’agit de bien distinguer ce qui est écrit au tableau, de pouvoir lire et écrire sans effort ni gêne, et pour l’enseignant de pouvoir adapter l’éclairage à ses besoins sans perturber son cours.
Le niveau d’éclairement moyen à maintenir prescrit par la norme est celui qui doit obligatoirement pouvoir être atteint quel que soit l’âge de l’installation. C’est la valeur en dessous de laquelle l’éclairement moyen possible et disponible de la surface considérée ne peut pas descendre (si c’est le cas, une opération de maintenance doit être déclenchée). Ce niveau est donné pour la surface de référence de la zone de travail qui peut être horizontale, verticale ou inclinée.
Un autre paramètre est indiqué dans les tableaux de la norme, l’éblouissement qui traduit la sensation d’inconfort produite par des surfaces brillantes dans le champ visuel. L’éblouissement d’inconfort peut provenir directement ou par réflexion de luminaires brillants ou des fenêtres. L’évaluation de l’éblouissement d’inconfort doit être déterminée en utilisant la méthode tabulaire d’évaluation du taux d’éblouissement unifié (UGR) de la Commission internationale de l’éclairage. Ce calcul est fourni par les fabricants ou les bureaux d’études spécialisés. Il doit être de 19 dans la plupart des locaux d’enseignement. Quant à l’indice de rendu des couleurs, il doit être au moins égal à 80 dans tous les locaux.

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Dans les auditoriums, il est recommandé d’associer
un éclairage de balisage à l’éclairage général
pour un meilleur guidage visuel

 

Fluorescence : les critères de choix
Dans les locaux scolaires, ce sont les lampes fluorescentes, tubes ou fluocompactes qui sont recommandées, mais attention, au sein d’une même famille, toutes les lampes n’offrent pas les mêmes caractéristiques.
Plusieurs paramètres déterminent le choix de la lampe : l’efficacité lumineuse (en lumens par watt), la durée de vie économique (en heures), l’indice de rendu des couleurs (IRC), la température de couleur (en kelvins, K) et, bien sûr, la puissance (en watts, W).
Les lampes fluorescentes présentent des efficacités lumineuses différentes : 45 à 87 lm/W pour les fluocompactes, 50 à 104 lm/W pour les tubes. Leur durée de vie varie de 5 000 heures à 18 000 heures, et leur IRC de 50 à 98. Elles offrent un large choix de températures de couleur, de 2 700 K à 6 500 K. Autre avantage de ces lampes : elles peuvent être équipées de ballasts électroniques.


em12 doss Tableau 1Le tube fluorescent à efficacité énergétique élevée fait école : tube T8 (diamètre 26 mm) haut rendement ou tube T5 (diamètre 16 mm), avec une efficacité lumineuse d’au moins 65 lm/W.
Une température de couleur intermédiaire, entre 3 000 K et 4 000 K est conseillée pour une ambiance confortable. Il est essentiel, lors du changement des tubes de s’assurer de choisir la même température de couleur : l’indication d’un nombre à 3 chiffres est inscrite à l’extrémité du tube, par exemple avec « 830 », 8 indique que l’IRC est d’au moins 80, et 30 correspond à 3 000 K. Les durées de vie de ces tubes varient en moyenne de 12 000 à 18 000 heures.

 

 

em12 doss Tableau 2

 

Ballasts : les exigences du décret de 2001
Pour fonctionner, les lampes fluorescentes ont besoin d’un ballast intégré à l’appareil, de préférence électronique, marqué A1 ou A2 : le décret 2001-1131 du 28 novembre 2001 relatif au rendement énergétique des ballasts destinés à l’éclairage fluorescent (transposition de la directive 2000/55/CE) a banni les ballasts C ou D, ferromagnétiques donc plus énergivores, mais la classe B subsiste. Avec un ballast ferromagnétique, un tube de 36 W consomme en fait 41 W, mais seulement 36 ou 38 W avec un ballast électronique. Les ballasts électroniques prolongent de 50 % la durée de vie des lampes. Les versions à allumages multiples et à gradation permettent en outre de mieux gérer l’installation d’éclairage en mettant en œuvre des automatismes comme les détecteurs de présence, la variation, la gestion centralisée, qui ne fonctionnent qu’avec un ballast électronique impérativement marqué A2, mais de préférence A1 (gradable).




L’Arrêté du 3 mai 2007
Cet arrêté règlemente les travaux de rénovation dans l’existant à partir de 100 m2 en application de la directive performance énergétique des bâtiments. Ces dispositions seront applicables à partir du 1er novembre 2007.
« Art. 40. - Lors du remplacement ou de la réalisation de l’installation d’éclairage d’un local, la nouvelle installation doit satisfaire aux prescriptions suivantes :
- la puissance installée pour l’éclairage général du local est inférieure ou égale à 2,8 watts par mètre carré de surface utile et par tranche de niveaux d’éclairement moyen à maintenir de 100 lux sur la zone de travail ;
- ou bien la nouvelle installation d’éclairage général est composée de luminaires de type direct ou direct/indirect de rendement normalisé supérieur à 55 %, équipés de ballasts électroniques et qui utilisent des lampes présentant une efficacité lumineuse supérieure ou égale à 65 lumens par watt. [...] »


 
Luminaires : un rendement minimum de 55 %
Les luminaires doivent être conformes à la norme EN 60 598. Ils sont caractérisés par leur classe électrique, leurs qualités photométriques, leur rendement (quantité de lumière produite par la lampe et reçue par la zone de travail) et par leur indice de protection contre la pénétration des poussières et de l’eau, noté IP suivi de 2 chiffres. Les luminaires marqués ENEC offrent une garantie de sécurité certifiée. Dans les écoles, l’éclairage général est assuré par des luminaires encastrés ou suspendus fluorescents équipés d’optiques spécifiques pour éviter l’éblouissement, essentiellement des encastrés ou plafonniers qui présentent un rendement au moins égal à 0,55 (désigne un luminaire ayant un rendement de 55 %). Ils doivent comporter des optiques performantes qui réduisent les risques d’éblouissement. Le tableau doit bénéficier d’un éclairage spécifique avec un allumage indépendant.
En choisissant des luminaires à bonne efficacité énergétique, du type retenu dans les opérations standardisées (voir tableau I) dans le cadre des certificats d’économie d’énergie, le maître d’ouvrage a l’assurance qu’il choisit les meilleures technologies disponibles, validées à la fois par les fabricants, les installateurs, l’Ademe, les pouvoirs publics, les fournisseurs d’énergie... S’il parvient à négocier les preuves de cet investissement auprès d’un fournisseur d’énergie, le maître d’ouvrage a la possibilité de retirer quelques subsides qui l’aidera à compenser le surinvestissement.

 

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