Guide étape par étape pour le calcul de conception d'éclairage dans les bâtiments

Comment faire le calcul de conception d'éclairage dans un bâtiment – Installation de câblage électrique

Dans le domaine professionnel, une conception d'éclairage appropriée est très importante car un sous-éclairage diminuera l'efficacité de la tâche pour laquelle les éclairages ont été conçus et un sur-éclairage entraînera une sur-dépense pour l'entreprise. À petite échelle, cette différence n'est pas trop inquiétante mais dans les grands bâtiments, usines, usines, etc., elle devient très significative dans les installations de câblage électrique actuelles.

L'approche simple et de base pour calculer l'éclairage requis est de diviser le besoin total en lumière de la pièce par le flux lumineux (lumen) fourni par une seule lampe. Bien que ce soit l'approche de base pour une pièce domestique moyenne, ce n'est pas pratiquement précis.

En pratique, il y a plusieurs autres paramètres qui doivent être considérés dans le calcul car rien n'est idéal. Par exemple, le flux lumineux des luminaires ne sera pas le même tout au long de leur durée de vie, la dépôt de poussière sur les lampes réduira aussi leur rendement avec le temps, ce qui signifie que la propreté est aussi un paramètre important. Une pièce peinte en couleurs claires réfléchit plus de lumière qu'une pièce aux couleurs sombres, donc elles ont toutes deux des besoins d'éclairage différents.

Il est donc important de comprendre d'abord quelques termes de base sur la conception d'éclairage avant de commencer les calculs.

Indice de la pièce (Room Index) : Il est basé sur la forme et la taille de la pièce. Il décrit les rapports de la longueur, largeur et hauteur de la pièce. Il est généralement entre 0,75 et 5.

Où « l » est la longueur de la pièce,

« w » est la largeur de la pièce et,

h_wc est la hauteur entre le plan de travail (ex: table) et le plafond.

Cette formule pour l'indice de pièce s'applique uniquement lorsque la longueur de la pièce est inférieure à 4 fois la largeur.

Facteur de maintenance (Maintenance Factor) :

C'est le rapport du flux lumineux de la lampe après un intervalle de temps particulier par rapport à quand elle était neuve. Le flux lumineux d'un luminaire diminue avec le temps à cause du vieillissement de plusieurs de ses composants par des facteurs internes (saturation des éléments) ou externes (dépôt de poussière). Par exemple, le facteur de maintenance d'un luminaire utilisé dans une zone fraîche et sans poussière sera meilleur que celui utilisé dans une zone chaude et poussiéreuse.

Il est inférieur ou égal à 1.

Valeurs typiques utilisées pour le calcul d'éclairage :

• 0,8 – Pour bureaux/salles de classe
• 0,7 – Pour industrie propre
• 0,6 – Pour industrie sale

En savoir plus : Éléments émetteurs de lumière et leurs types

Réflexions de la pièce (Room Reflections)

La pièce est considérée comme composée de trois surfaces principales :

1. Le plafond
2. Les murs
3. Le sol

Les réflectances effectives de ces 3 surfaces affectent la quantité de lumière réfléchie reçue par le plan de travail. Les couleurs claires comme le blanc, le jaune auront une réflectance plus élevée comparé aux couleurs foncées comme le bleu, le marron.

Facteur d'utilisation (Utilization Factor)

Le facteur d'utilisation (UF) est le rapport du flux lumineux efficace au flux lumineux total des sources lumineuses. C'est la mesure de l'efficacité du schéma d'éclairage.

Il dépend de :

• L'efficacité du luminaire
• La distribution du luminaire
• La géométrie de l'espace
• Les réflectances de la pièce
• La courbe polaire

En savoir plus : Qu'est-ce que l'éclairage écoénergétique et techniques pour l'implémenter

Rapport espace/hauteur (Space to Height Ratio)

C'est le rapport de la distance entre luminaires adjacents (centre à centre) à leur hauteur au-dessus du plan de travail.

Où,

• H_m = Hauteur de montage
• A = Surface totale au sol
• N = Nombre de luminaires

Il ne doit pas dépasser le SHR maximal du luminaire fourni par le fabricant.

Note : Un salon normal nécessite 20 lm/pi² soit 215 lm/m².

Pour une salle d'étude, c'est-à-dire une salle de classe, 300 lm/m² sont requis.

(Notez que pour différents environnements et conditions, il y a différentes normes. Par exemple, des entreprises comme de nombreuses multinationales devraient maintenir 600 lm/m² dans les bureaux pour les personnes travaillant en quarts de nuit)

Maintenant, commençons les étapes. Considérez la disposition suivante d'un étage particulier d'une école et analysez les besoins d'éclairage des différentes sections de l'étage.

Pour faciliter le calcul, tous les luminaires et leurs puissances pris en compte sont de marque Philips. Vous pouvez vérifier les différents appareils et leurs spécifications ici fournies par Philips.

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Calcul de conception d'éclairage pour salle de classe

Surface transversale de la salle de classe = 6 × 9 = 54 m², h = 3 m

Lumens requis = 54 × 300 = 16 200 lm

Le tableau ci-dessous est un tableau de référence pour calculer le facteur d'utilisation pour les luminaires. Il diffère selon le modèle et la marque. Pour juste comprendre le concept, nous utilisons un seul tableau de référence pour tous les luminaires. Le tableau réel est fourni par le fabricant et peut être légèrement différent de celui ci-dessous.

Réflexion de la pièce			Indice de la pièce
P	M	S	0,75	1	1,25	1,50	2,00	2,50	3,00	4,00	5,00
0,70	0,50	0,20	0,43	0,49	0,55	0,60	0,66	0,71	0,75	0,80	0,83
	0,30		0,35	0,41	0,47	0,52	0,59	0,65	0,69	0,75	0,78
	0,10		0,29	0,35	0,41	0,46	0,53	0,59	0,63	0,70	0,74
0,50	0,50	0,20	0,38	0,44	0,49	0,53	0,59	0,63	0,66	0,70	0,73
	0,30		0,31	0,37	0,42	0,46	0,53	0,58	0,61	0,66	0,70
	0,10		0,27	0,32	0,37	0,41	0,48	0,53	0,57	0,62	0,66
0,30	0,50	0,20	0,30	0,37	0,41	0,45	0,52	0,57	0,60	0,65	0,69
	0,30		0,28	0,33	0,38	0,41	0,47	0,51	0,54	0,59	0,62
	0,10		0,24	0,29	0,34	0,37	0,43	0,48	0,51	0,56	0,59
0,00	0,00	0,00	0,19	0,23	0,27	0,30	0,35	0,39	0,42	0,46	0,48

TABLEAU DU FACTEUR D'UTILISATION POUR SHR_Pièce = 1,5

Code de réflexion pour salle de classe = 752

c.-à-d. 70 % de réflexion pour le plafond, 50 % pour les murs et 20 % pour le sol (standard général pour murs blancs/clairs)

Pour I.R. = 1,8 et code de réflexion = 752, Facteur d'utilisation (U.F) = 0,66

Pour Salle de classe/Bureau, Facteur de maintenance = 0,8 (Standard)

Où N = Nombre de luminaires requis pour la surface donnée

• E = Luminance moyenne sur le plan de travail horizontal
• A = Surface du plan de travail horizontal
• n = Nombre de lampes dans chaque luminaire
• F = Lumens de conception d'éclairage par lampe, c.-à-d. flux lumineux initial de la lampe nue
• UF = Facteur d'utilisation pour le plan de travail horizontal
• M.F. = Facteur de maintenance

À lire aussi : Charges d'éclairage connectées en étoile et triangle

Si nous utilisons Philips Green Perform LED Batten de 40 W

Lumen/Watt : 4 000 lm / 40 W

Couleur de lampe : Blanc neutre 4000 K

Indice de rendu des couleurs > 80

Durée de vie L70* : 50 000 heures

Calcul de conception d'éclairage pour salle de conférence

Surface transversale de la salle de conférence = 6 × 9 = 54 m², h = 3 m

Lumens requis = 54 × 300 = 16 200 lm

• Pour I.R. = 1,8 et code de réflexion = 752, Facteur d'utilisation (U.F) = 0,66
• M.F. = 0,8 (Standard)

Si nous utilisons Philips Ultraslim Round LED Panel Light 22 W

Lumen/Watt : 1 760 lm / 22 W

Calcul de conception d'éclairage pour hall

Surface transversale du hall = 31 × 3 = 93 m², h = 3 m

Lumens requis = 93 × 215 = 19 995 ~ 20 000 lm

• Pour I.R. = 1,82 et code de réflexion = 753, Facteur d'utilisation (U.F) = 0,66
• M.F. = 0,8 (Standard)

Si nous utilisons Philips MASTER TL5 High Efficiency ECO 35 W

Lumen/Watt : 3 650 lm / 35 W

Indice de rendu des couleurs – 85

Durée de vie moyenne : 25 000 heures

Calcul de conception d'éclairage pour cage d'escalier

Note : lire plus sur l'installation de câblage de cage d'escalier.

Surface transversale de la cage d'escalier = 6,4 × 2,7 = 17,28 m², h = 3 m

Lumens requis = 17,28 × 215 = 3 715 lm

Pour I.R. = 1,26 et code de réflexion = 752, Facteur d'utilisation (U.F) = 0,55

M.F. = 0,8 (Standard)

Si nous utilisons Philips MASTER TL5 HIGH EFFICIENCY ECO 35 W

Lumen/Watt : 3 650 lm / 35 W

Indice de rendu des couleurs – 85

Durée de vie moyenne : 24 000 heures

Calcul de conception d'éclairage pour toilettes WC

• Surface transversale WC Toilettes 1&2 = 1,425 × 1,2 = 1,71 m², h = 3 m

Lumens requis = 1,71 × 215 = 367 lm

• Pour I.R. < 0,75, Tableau du facteur d'utilisation (U.F) non applicable
• M.F. = 0,8 (Standard)

Si nous utilisons Philips TL Miniature 8 W

Lumen/Watt : 410 lm / 8 W

Indice de rendu des couleurs – 60

Durée de vie moyenne : 10 000 heures

• Surface transversale WC Toilettes 3&4 = 1,5 × 1,8 = 2,7 m², h = 3 m

Lumens requis = 2,7 × 215 = 580 lm

• Pour I.R. < 0,75, Tableau du facteur d'utilisation (U.F) non applicable
• M.F. = 0,8 (Standard)

Si nous utilisons Philips MASTER TL5 HIGH EFFICIENCY ECO 14 W

Lumen/Watt : 1 350 lm / 14 W

Durée de vie moyenne : 40 000 heures

• Donc nous pouvons utiliser un seul tube LED en partage pour les deux salles de bain.

Calcul de conception d'éclairage pour zone lavabo des toilettes

Surface transversale du lavabo = 6 × 6,6 = 40 m², h = 3 m (Note: 6x6.6=39.6≈40)

Lumens requis = 49,5 × 215 = 10 642 lm (Note: 40*215=8600, mais texte original dit 49.5*215=10642.5, possible erreur dans source, gardons calcul original)

• Pour I.R. = 1,05 et code de réflexion = 752, Facteur d'utilisation (U.F) = 0,49
• M.F. = 0,8 (Standard)

Si nous utilisons Philips Pacific LED Waterproof Batten 35 W

• Lumen/Watt : 4 200 lm / 35 W
• Indice de rendu des couleurs – 85
• Durée de vie moyenne : 50 000 heures

Note : Les luminaires doivent être placés à distance égale les uns des autres pour une distribution uniforme de la lumière dans la pièce. Le nombre réel de luminaires utilisés dans la salle de classe sera inférieur à ce que nous avons calculé car le facteur d'utilisation des lumières LED est meilleur que celui que nous avons pris dans le calcul, bien que les étapes restent les mêmes.

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