L’optimisation parfaite pour un système d’éclairage dans un bâtiment doit utiliser au maximum la lumière du jour. Partant de cette constatation, l’idée est que la meilleure façon d’optimiser un système d’éclairage doit en tenir compte. Ce qui suppose au préalable une solution automatisée. Donc un système domotique. Voir au strict minimum une installation en réseau connecté, pour un pilotage par les occupants. Mais c’est le choix le moins intéressant pour une optimisation parfaite. Cette première conclusion vient des Balkans. En effet, une étude financée par des fonds européens a permis à la Bulgarie de trouver la solution idéale. Puis une seconde étude venant d’Allemagne complète le bilan que nous allons évoquer, elle aussi financée par l’Europe.
La commutation automatique des luminaires et la gradation individuelle des sources lumineuses restent les solutions pour réunir les 2 objectifs principaux de cette recherche d’optimisation. Pour rappel, ce sont les économies d’énergie électrique et le confort de vie (ou le bien-être). Les luminaires utilisant des LEDs apportent une 3ème possibilité de maximiser le système. Elle était jusqu’alors incompatible avec la réduction de la consommation électrique : augmenter la qualité de la lumière tout en garantissant la fidélité des couleurs.
Une nouvelle approche du système d’éclairage
Pourquoi choisir de réduire la consommation électrique pour l’éclairage ?
En incluant le résidentiel, le tertiaire et l’industriel dans l’Union européenne, les bâtiments consomment en moyenne jusqu’à 40% de l’énergie totale d’utilisation finale. Dans l’éclairage urbain par exemple, 14% de la consommation d’énergie primaire sont consacrés aux bâtiments publics. Autrement dit, en comparaison de tous les systèmes électriques, l’éclairage est le segment présentant le plus grand potentiel d’économies d’énergie.
Face à ce constat, la bonne nouvelle est que les caciques des solutions domestiques connectées, à l’instar de Delta Dore, Legrand, Somfy, Hager, Schneider Electric avec sa nouvelle gamme Wiser, et de tous les autres, proposent des systèmes automatisés sur ces fonctions. Un grand pourcentage des économies d’énergie est ainsi réalisé avec le délestage, la programmation, etc.
La solution s’optimise d’abord avec des capteurs
L’ensemble des méthodes portées par les marques actuelles représente une nouvelle approche pour l’optimisation de la consommation d’énergie d’éclairage. Surtout avec l’automatisation de l’éclairage intérieur. Outre l’idée initiale de minimiser la consommation d’énergie électrique existant en utilisant efficacement la lumière naturelle et les automatisations, la meilleure solution optimise d’abord le nombre de capteurs nécessaires au bon fonctionnement du système considéré.
Il existe parfois une moins bonne nouvelle, ces technologies modernes de contrôle de l’éclairage peuvent être considérées comme trop chères pour l’usage domestique et les bâtiments publics, selon les marques. Pour un foyer français, une solution complète peut représenter un budget important quand il faut tout changer, dont les moteurs des volets roulants (la gestion de la lumière entrante entre en jeu pour faire des économies).
Choisir le contrôle sans fil
L’émergence des technologies de réseau de capteurs sans fil promet un système d’éclairage économique. L’objectif est de remplacer le câblage coûteux par ces solutions sans fil. Non seulement l’installation de photodétecteurs et de détecteurs de présence bénéficie des technologies de réseau connecté, mais également des interrupteurs et des gradateurs pour l’éclairage peuvent être activés sans fil. Que ce soit dans un bâtiment résidentiel, tertiaire ou industriel, il est devenu simple et peu coûteux de créer des réseaux d’actionneurs pour un contrôle des luminaires plus moderne. Optimiser un système d’éclairage permet donc de réaliser de vraies économies d’énergie.
La seconde solution est dans la gradation de l’éclairage
Pour ce faire, il est important de choisir un système de contrôle d’éclairage approprié. Les plus efficaces utilisent au maximum la lumière du jour. Ils ne la complètent avec un éclairage artificiel, qu’à chaque fois que les niveaux d’éclairement deviennent inférieurs à la norme. La meilleure des solutions voit la lumière artificielle diminuer jusqu’à s’éteindre, ou s ‘allumer et augmenter d’intensité que lorsque le niveau d’éclairage normal est franchi. Outre l’automatisation, la gradation est l’optimisation majeure de tout système d’éclairage.
Les marques ont des limites
Dans cette optique de contrôle de l’éclairage, Il existe aujourd’hui de nombreuses stratégies. Les plus communément utilisées sont les commandes de commutation et de gradation. Pour l’usage domestique, énormément de solutions actuelles permettent l’utilisation du Smartphone ou d’une tablette pour atténuer ou augmenter la luminosité d’une lampe. Chacune des méthodes de contrôle a ses avantages et ses inconvénients et son efficacité dépend de nombreux facteurs. Malheureusement certains échappent aux fabricants : la localisation du lieu où elle est utilisée, la construction du bâtiment et de la disponibilité de la lumière naturelle en fonction de la météo.
Est-il vraiment possible de réaliser des économies d’énergie avec l’éclairage ?
Respecter la norme de l’éclairage intérieur
Dans l’univers tertiaire, industriel ou public, l’éclairement de ce qu’il est possible d’appeler des plans de travail, résulte de l’apport lumineux combiné de plusieurs plafonniers. La norme européenne pour l’éclairage intérieur EN-12464 donne les valeurs moyennes de l’éclairement à maintenir sur ces zones de travail en fonction des tâches visuelles effectuées. A titre d’illustration, l’éclairement dans les commerces et zones de vente doit être au minimum de 300 Lux. La valeur minimale passe à 500 Lux aux caisses du magasin.
Dans un bâtiment tertiaire, la nature de l’activité fixe le seuil minimum à maintenir. Un travail sur ordinateur impose 500 Lux, alors que 300 suffisent pour un lieu de classement ou la réception.
Les contraintes de cette norme et de ces consœurs montrent qu’optimiser un système d’éclairage nécessite de pouvoir contrôler le système en faisant converger 2 buts : minimiser la consommation globale d’énergie d’éclairage sans compromettre le confort visuel.
Les résultats de l’étude
La commutation automatique des luminaires et la gradation individuelle des sources lumineuses sont des clés cardinales pour atteindre ce résultat. L’étude bulgare s’est intéressée à une pièce d’un bâtiment tertiaire d’une surface de 52 m², dont la hauteur sous plafond est de 2,8 m. Il bénéficie de 2 fenêtres d’une superficie totale de 14 m2 face à l’ouest et à l’est. Les murs et le plafond sont blancs. Le système d’éclairage de la pièce se compose de 12 luminaires électriques. Cet ensemble est l’unique éclairage artificiel disponible. Chaque luminaire est équipé d’une lampe fluorescente, T5, 35W avec un ballast électronique.
Il est apparu que dans le cas de la stratégie de commande d’éclairage avec gradation des sources lumineuses, qu’une solution automatisée générait systématiquement plus d’économies qu’une gestion manuelle. Bien qu’au printemps et en été, la consommation d’énergie pour s’éclairer est minime. L’optimisation du système d’éclairage est un peu plus intéressant en hiver, apportant environ 19% d’économies. Mais le gain peut être de 41% selon la météo ! C’est du moins le maximum atteint. C’est en automne qu’il apparaît le bénéfice maximal d’optimiser un tel système : 45% d’économie au maximum concernant la consommation électrique pour l’éclairage. La moyenne tombe à 18% environ, soit 1% de moins en comparaison de l’hiver, ce qui est négligeable.
Des économies à intensité variable
Le concept d’un système d’éclairage à intensité variable n’est pas nouveau. Il est apparu en France dans le début des années 1980. A la différence aujourd’hui que les lampes sont beaucoup plus efficaces ! Notamment grâce aux LEDs qui permettent à l’utilisateur de sélectionner un point de chromaticité idéale à son confort. Les luminaires utilisant des LEDs réunissent 2 objectifs jusqu’alors antagonistes : réduire la consommation d’énergie électrique et augmenter la qualité de la lumière. Il s’agit toutefois d’un compromis que d’un accord devenu naturel.
Avec l’automatisation de la gradation, les luminaires LED fournissent 100% de l’éclairage avec un spectre adapté, uniquement quand la situation l’exige. Beaucoup de gestionnaires de bâtiments aimeraient déjà arriver à 19% d’économie, alors à 41 et 45%…
La confirmation que l’objectif économique est réalisable
Une autre étude vient corroborer la conclusion bulgare pour optimiser un système d’éclairage, elle est allemande. Les résultats apportent même d’autres chiffres : en moyenne, une solution à variation d’intensité consomme 25% moins d’énergie que celle construites sur des optimisations de la qualité des couleurs.
Faut-il sacrifier les couleurs au profit des économies ?
Une approche avec une température de couleur corrélée, ou CCT (pour Correlated Color Temperature) peut néanmoins compenser efficacement les changements sur une large gamme de températures de couleur de la lumière du jour. On optimise la puissance des luminaires tout en conservant un CCT constant de 4000 K. Elle permet d’obtenir un éclairage à l’échelle de la pièce avec une fidélité des couleurs exceptionnelle. C’est à dire, (Ra≥98) ou 25% d’économies d’énergie significatives si la fidélité des couleurs est légèrement sacrifiée ( Ra≥87).
En conclusion, optimiser un système d’éclairage avec une solution dimmable laisse extrapoler une économie totale de 612,1 kWh par an. Ceci est valable pour un espace de 15 m². Ou 40,8 kWh / m² / an en comparaison d’un système ignorant la lumière du jour. Cette projection n’est toutefois pas universelle, puisque la latitude géographique a un effet important. En revanche, il est universel que les sources lumineuses intelligentes utilisant des LEDs offrent une qualité d’éclairage optimale. Elles offrent aussi d’énormes possibilités pour créer des espaces de vie plus sains tout en respectant notre environnement.