Conduit de lumière - Définition
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Introduction
Les conduits de lumière sont utilisés pour transporter et distribuer de la lumière naturelle sans transmission de chaleur dans des pièces sombres éloignées des ouvertures traditionnelles tout en réduisant au minimum la perte de lumière.
Le concept du conduit de lumière tel que nous le connaissons aujourd’hui a été créé par Solatube® en Australie en 1986. Dans leurs applications de transport de lumière naturelle, ils sont souvent appelés canon de lumière, lucarne tubulaire ou encore lumiduc.
Un puits de lumière fait référence à une ouverture zénithale (au plafond) qui permet de laisser passer la lumière du jour tandis qu'un conduit de lumière (souvent appelé à tort puits de lumière) fait référence à :
- Une zone de collecte
- Une zone de transmission
- Une zone de diffusion
Cet aménagement est principalement constitué de quatre éléments :
- une vitre ou un dôme collecteur de lumière,
- un solin d'étanchéité en sortie de toit,
- un tube (rigide en métal poli réflecteur ou souple en aluminium réflecteur) de transmission et
- un diffuseur.
Les tubes rigides sont plus performants
Fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'un conduit de lumière est très simple Illustration du concept :
La collecte de la lumière
Deux systèmes de collecte de lumière sont principalement utilisés par les différents fabricants:
- La fenêtre de toit
- Le dôme
Les fenêtres de toit ne permettent qu’une faible collecte de lumière et sont principalement privilégiées pour des raisons esthétiques (installation à fleur de toit).
Le dôme est le système de collecte le plus utilisé aujourd’hui du fait de sa haute performance malgré une ouverture plus faible que pour une fenêtre de toit classique. Un dôme a trois principaux objectifs :
- 1) Collecter la lumière
- 2) Concentrer la lumière
Certains systèmes utilisent un réflecteur orienté vers le sud afin de réorienter les rayons solaires à l’intérieur du conduit. Ce système permet d’accroître la quantité de lumière capturée favorisant une intensité lumineuse accrue. Ce système de réflecteur permet d’optimiser l’utilisation de la lumière naturelle.
- 3) Dévier la lumière
Certains dômes intègrent des prismes permettant de réorienter la lumière naturelle émise à angles faibles à l’aube et au crépuscule. Ce système optique créé un éclairage uniforme tout au long de la journée et permet de gagner une heure d'éclairage le matin et le soir.
Différents matériaux sont utilisés pour la fabrication des dômes tels que le verre, l’acrylique (polyméthacrylate de méthyle) et le polycarbonate. L’acrylique équipe la majorité des systèmes modernes. Il ne jaunit pas avec le temps à l’inverse du polycarbonate et s’avère être d’une plus grande résistance aux intempéries (grêle, chocs) et autant que le verre.De plus l'acrylique à l'avantage de laisser passer 99.6% de lumière contre 70% pour le polycarbonate.
Les dômes issus des dernières technologies filtrent les rayons UVA, UVB et les IR (Infrarouge) empêchant toutes détériorations (tableaux, tissus) et tout apport de chaleur dans la pièce. Ils peuvent par ailleurs être dotés de lentilles en leurs sommets afin d'éviter les surintensités lumineuses.
Rendement de transmission lumineuse
La lumière est déviée dans un tube de transmission aux parois hautement réfléchissantes dont le diamètre varie selon les marques de 250 à 600 mm. Constitué d'aluminium recouvert d'un film multicouche à base de polymère, il possède un fort pouvoir de réflectivité.
L'objectif est de transmettre la lumière avec un minimum de perte tout en conservant les spécificités de la lumière naturelle. Les différents systèmes développés aujourd’hui offrent la possibilité de faire des coudes à 90 ° et d’atteindre des longueurs importantes (jusqu’à 12 mètres de longueur).
Les principales différences entre les tubes de transmissions sont principalement en termes de nature (tube souple ou rigide) et en fonction de leurs indices de réflexion.
Les différents produits commercialisés sur le marché ont des indices de réflexion qui vont de 85% à 99.7%.
Les conduits ayant la plus faible réflexion sont les conduits souples en aluminium dont le rendement lumineux est selon des fabricants trois fois plus faible que celui de la version rigide. Le conduit de lumière le plus réfléchissant au monde est fabriqué à base de silicium. Il permet une réflexion de 99.7%, soit seulement 0.3% de perte par réflexion. Par ailleurs la quantité de lumière transmise sera plus importante si le conduit est court et large et inversement plus le diamètre du tube sera étroit et plus la perte de lumière sera conséquente.
Avec l’utilisation de tube long, une partie de l’intensité lumineuse est perdue. Afin de minimiser les pertes, une haute réflectivité du tube est cruciale.
| Produit 99,7 % | Produit 99,5 % | Produit 98 % | Produit 91 % | Produit 84 % | ||
| Perte par réflexion | 0.003 | 0.005 | 0.02 | 0.09 | 0.16 | |
| Diamètre du tube | D en mm | 350 | 350 | 350 | 350 | 350 |
| Longueur du tube | L en m | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Perte totale | En % dans le tube | 2.96% | 4.89% | 18.29% | 61.06% | 82.51% |
| Puissance lumineuse totale | En % du flux incident | 97.04% | 95.11% | 81.71% | 38.94% | 17.49% |
La diffusion de la lumière
La lumière est ensuite diffusée dans toute la pièce grâce à une lentille de diffusion conçue pour le confort visuel. Le diffuseur doit être placé au plafond de la pièce à éclairer. Aujourd’hui certaines lentilles hautement performantes permettent une conservation optimum de la qualité de la lumière naturelle lors de sa diffusion.
