Conduit de lumière - Définition et Explications

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Introduction

Conduit de Lumière - Présentation
Exemple de puits de lumière simple (EHPAD de Trith-Saint-Léger (photographié un jour d'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.), gris et pluvieux)

Les conduits de lumière sont utilisés pour transporter et distribuer de la lumière naturelle sans transmission de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) dans des pièces sombres éloignées des ouvertures traditionnelles tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) 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 (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de...) en 1986. Dans leurs applications de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) de lumière naturelle, ils sont souvent appelés canon de lumière, lucarne (Une lucarne est une baie verticale placée en saillie sur la pente d’une toiture, pour...) tubulaire ou encore lumiduc.

Un puits de lumière fait référence à une ouverture zénithale (au plafond) qui permet de laisser passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) la lumière du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) 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 (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...)

Cet aménagement est principalement constitué de quatre éléments :

  1. une vitre ou un dôme () collecteur de lumière,
  2. un solin d'étanchéité (L'étanchéité est le résultat de l'interdiction d'un passage. Ce terme général peut être...) en sortie de toit (Le toit est la structure couvrant la partie supérieure d'un édifice, permettant...),
  3. un tube (rigide en métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) poli réflecteur ou souple en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....) réflecteur) de transmission et
  4. un diffuseur.

Les tubes rigides sont plus performants

Fonctionnement

Exemple de puits à lumiduc (EHPAD de Trith-Saint-Léger, 1er étage, par temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) couvert et pluvieux)

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 (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan...) 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 (La fleur est constituée par l’ensemble des organes de la reproduction et des enveloppes...) 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 (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) afin de réorienter les rayons solaires à l’intérieur du conduit. Ce système permet d’accroître la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) 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
Détail du diffuseur de lumière de l'oculus (Un oculus est une ouverture pratiquée sur un comble de voûte. On en trouve au centre de...) ci-dessus

Certains dômes intègrent des prismes permettant de réorienter la lumière naturelle émise à angles faibles à l’aube et au crépuscule. Ce système optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) créé un éclairage uniforme tout au long de la journée et permet de gagner une heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur...) d'éclairage le matin et le soir.

Différents matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) sont utilisés pour la fabrication des dômes tels que le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...), 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 (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) varie selon les marques de 250 à 600 mm. Constitué d'aluminium recouvert d'un film multicouche à base de polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un...), 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 (Le mot monde peut désigner :) est fabriqué à base de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...). 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.

Tableau comparatif des différents produits commercialisés sur le marché:
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 (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) 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 (Par extension, un plafond représente le maximum de quelque chose :) 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.

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