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Densité surfacique de flux lumineux installé

Selon l’arrêté du 27 décembre 2018 sur les nuisances lumineuses, définition de la densité surfacique du flux lumineux installé du projet en éclairage extérieur. Quèsaco ?
par Maxime Van Der Ham17 janvier 2019

L’arrêté du 27 décembre 2018 relatif aux nuisances lumineuses impose un critère de dimensionnement photométrique des projets en éclairage extérieur : la densité surfacique de flux lumineux installé. Il en propose une définition : “le flux lumineux total des sources rapporté à la surface destinée à être éclairée, en lumens par mètre carré”. Intéressons-nous à ces deux composantes :

  • le flux lumineux total des sources,
  • la surface destinée à être éclairée,

et leurs résultantes :

  • la densité surfacique de flux lumineux installé.

Flux lumineux total des sources

Une source lumineuse, quelle qu’elle soit, émet un flux lumineux. Le flux lumineux est une grandeur dérivée du flux énergétique, soit une puissance émise, transmise ou reçue sous forme de rayonnement.

Une source lumineuse émet donc un flux que l’on pourrait vulgariser par une « quantité de lumière » émise.

Une unité en donne la mesure : le lumen. Rappelons qu’un lux est un lumen par m². D’où une première idée d’un rapport entre un flux et une surface donnée.

Flux lumineux en lumen et éclairement en Lux © Light ZOOM Lumière

Au sens de l’arrêté du 27 décembre 2018 sur les nuisances lumineuses, le flux lumineux d’une source est donc le flux à prendre en compte. Il se distingue du flux lumineux du luminaire qui peut être équivalent à celui de la source, mais bien entendu souvent inférieur.

Surface destinée à être éclairée

Une surface destinée à être éclairée peut être assimilée à la surface où les flux lumineux doivent être dirigés afin de créer l’éclairage artificiel. Pour autant, cette notion de surface destinée à être éclairée ne trouve pas de définition précise dans l’arrêté du 27 décembre 2018.

La norme NF EN 13201 relative au dimensionnement photométrique établit des surfaces destinées à être éclairées selon leurs typologies. Nous parlons alors de sélection des classes d’éclairage FD CEN/TR 13201-1, décembre 2015, sous forme d’un clausier pour hiérarchiser un projet d’éclairage. Trois classes d’éclairage principales coexistent :

  • les voies à trafic motorisé, dites « M »,
  • les zones de conflits, dites « C »,
  • les voies piétonnes, dites « P » et à faible circulation.

Chacune d’elles peut être classée selon divers critères de multiples ordres : type de route, limite de vitesse, usagers de la voie, volume de trafic…

C’est dans ces classes respectives que l’on pourrait alors trouver une idée des surfaces destinées à être éclairées. Plus précisément, la norme NF EN 13201-3 propose l’ensemble des conventions mathématiques et géométriques pour les calculs des performances.

Pour une voie à trafic motorisé (M)

Nous retiendrons forcément la partie roulée, pour une voie à trafic motorisé. Toutefois, la norme NF EN 13201-2, dans ses exigences de performances, retiendra aussi les abords d’une voie.

Par ailleurs, ces abords sont eux aussi qualifiés par :

  • une exigence de performance REI, c’est à dire une exigence de rapport minimal d’éclairement entre une part de la chaussée jointe à l’abord et l’abord en lui-même, sur une certaine largeur.

Pour une voie piétonne (P)

Nous retiendrons la largeur de trottoir ou l’espace de déambulation d’une voie piétonne par exemple.

Exemple pour un projet d’éclairage routier

Pour un projet d’éclairage routier, avec un espacement entre deux supports de 30 m, une largeur de chaussée de 4,60 m, un trottoir de 1,50 m et des abords d’une largeur de 2,30 m (L’abord existant dans le cas présent est défini selon la norme NF EN 13201-3), il est possible d’établir des sommes des surfaces prises séparément.

Étude DIALux evo 8.0 © Sarese, 2019

Nous aurions par exemple :

  • une voie à trafic motorisé de 138 m²,
  • un espace piéton de 45 m²,
  • un abord immédiat à la voie à trafic motorisé de 69 m².

Soit une surface destinée à être éclairée de 138+45+69 = 252 m².

Mais c’est une surface uniquement valable pour le tronçon situé entre les deux supports.

Densité surfacique de flux lumineux installé

La mise en rapport des flux par rapport aux surfaces doit être approchée dans la globalité du projet d’éclairage extérieur. Au sens de l’arrêté du 27 décembre sur les nuisances lumineuses, nous additionnerons l’ensemble des flux lumineux des sources.

Si cette tâche est rendue aisée sur des coupes types très régulières de voirie, la somme des surfaces est plus complexe sur des coupes moins régulières : giratoires, places, etc. Mais, il en est de même pour les additions des flux.

Pour un projet d’éclairage routier

Revenons à notre exemple précédent. Ici, une coupe type de voirie régulière : éclairage d’une voie à trafic motorisé et d’un espace piéton. Autant l’espacement entre les deux supports est supposé être régulier, aussi 50 % du flux lumineux émis par la première source est à considérer sur la surface destinée à être éclairée, idem pour la seconde source.

Admettons que le flux lumineux de chaque source est de 7 000 lm. Rappelons que la surface totale est de 252 m².

Adoptons des modélisations très simples des flux lumineux émis pour la suite. Il convient d’examiner aussi les répartitions spatiales des flux lumineux émis : toutes les optiques ne dirigent pas les flux de la même manière bien entendu.

Le calcul est le suivant :

  • Flux n°1 = 7 000 / 2 = 3 500 lm,
  • Flux n°2 = 7 000 / 2 = 3 500 lm,
  • Densité surfacique de flux lumineux installé = Flux lumineux des sources / Surface destinée à être éclairée = 7 000 / 252 = 27,77 lm/m².

Plan de calcul de la Densité surfacique de flux lumineux installé DLFLI – Étude DIALux evo 8.0 © Sarese – Light ZOOM Lumière, 2019

Ce plan de calcul type est à adapter suivant chaque projet, chaque inter-distance… Lorsque les projets sont par exemple immédiatement bordés par des parcelles privées ou des bâtis, il conviendra de limiter strictement la surface destinée à être éclairée à la voie roulée par les véhicules et au trottoir, et ainsi de suite.

Enfin, l’arrêté sur l’éclairage extérieur ne précise pas si les flux sont à la mise en service ou à maintenir. Là aussi, dans la « réalité » pour les applications d’éclairage extérieur, elles sont souvent considérées « facteur de maintenance inclus ». Toutefois, les contrôles mentionnés à l’article 5 de l’arrêté du 27 décembre 2018 seront faits « dans le temps ».

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Lieu

  • Sarese
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Effets lumière Lumière directe
Techniques d'éclairage Éclairage extérieur Éclairage routier Éclairage urbain
Professions Éclairagiste Concepteur lumière Bureau d'études Collectivités Fabricant éclairage Installateur
Supports Texte Dessin
Fonction du lieu Métropole
Source Maxime Van Der Ham Light ZOOM Lumière
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Maxime Van Der Ham
Maxime Van Der Ham
Directeur général de Société architecture réseaux SARESE, cabinet d’ingénierie en réseaux secs fondé en 1993, spécialiste en éclairage extérieur. Assistance à maîtrise d’ouvrage, bureau d’études, maîtrise d’œuvre et formations. Expert AFNOR de la commission U17 et membre du groupe de travail de l’AFE en Commission X909X. Praticien et passionné d’éclairage extérieur.
11 Commentaires
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  • Avatar
    sorgato
    17 janvier 2019 at 14 h 54 min

    Les interrogations quant à la compréhension de ce nouvel arrêté vont être nombreuses…
    Pour continuer de vous embrouiller sur la densité surfacique de flux lumineux, on trouve dans l’article 3 des valeurs en lux :

    “Pour les cheminements extérieurs accessibles aux personnes à mobilité réduite ainsi que les parcs de stationnement extérieurs et leurs circulations piétonnes accessibles aux personnes à mobilité réduite, la densité surfacique de flux lumineux n’excède pas 20 lux.”

    Et pour en rajouter, cet article rentre en conflit avec l’article 14 de l’arrêté du 8 décembre 2014 sur l’accessibilité et qui lui demande 20 lux moyen sur ces mêmes cheminements.

    Çà va être sympa les réunions avec les bureaux de contrôle….

    • VAN DER HAM Maxime
      VAN DER HAM Maxime
      17 janvier 2019 at 18 h 06 min

      Bonsoir,
      @SORGATO
      Les deux arrêtés n’évoquent pas le même critère technique.

      Dans l’arrêté PMR, on parle d’éclairement moyen horizontal : Valeur 20 lux
      Dans l’arrêté du 27/12/2018 « Nuisances lumineuses » , on parle de densité surfacique maximale : Valeur 20 lux

      Par contre, il est vrai qu’il sera dur de faire coïncider les deux obligations : Avoir 20 lux d’éclairement moyen minimum tout en ayant une densité surfacique maximale de 20 lux.
      A priori, la surface destinée à être éclairée sera elle intangible : le cheminement PMR, rien de plus.
      L’arrêté nuisances est équivoque : « les cheminements extérieurs accessibles aux personnes à mobilité réduite ainsi que les parcs de stationnement extérieurs et leurs circulations piétonnes accessibles aux personnes à mobilité réduite »

      Autrement dit, il suffit de multiplier la surface destinée à être éclairée par 20 pour savoir le flux maximal possible de la source.
      Par exemple, espacement entre deux bornes de 12 m, cheminement large de 1,5 m soit une surface de 18 m².
      Flux maximal possible de la source : 18 * 20 = 360 lm…
      Avec si peu de flux, difficile d’obtenir 20 lux moyen d’éclairement horizontal, il est vrai.

  • Avatar
    Pierre Brunet
    19 janvier 2019 at 11 h 25 min

    Bonjour,

    Merci pour cet article, qui interprète correctement l’arrêté.
    On pourrait être davantage explicite, en précisant que dans l’exemple proposé, les 7000 lumens sont bien issus de la source (lampe, led chip), et non pas du luminaire. A supposer un rendement lumineux de 0,8 par exemple, la source émet 7000 lumens, et le luminaire, 5600 lumens. Mais ce sont bien les 7000 lumens qui doivent être pris en compte dans le calcul de la “DSFLI”.

    Sur les cheminements PMR, il y a une erreur rédactionnelle de l’arrêté, il s’agit à l’évidence d’éclairement.

    Pierre Brunet
    France Nature Environnement

    • VAN DER HAM Maxime
      VAN DER HAM Maxime
      19 janvier 2019 at 11 h 59 min

      Bonjour,
      Merci.
      L article prend bien le soin de préciser que c est toujours le flux des sources a retenir. En dessous de la premiere illustration et au moment du calcul a la fin.

      Pour les PMR, nous sommes sur un nouvel article,
      Combiner eclairement moyen a 20 lux minimum et densité surfacique de 20 lux maximum est quasi impossible, autant dire qu il y a forcément une erreur dans l arrêté.

      Merci

  • Avatar
    PERROT Denis
    22 janvier 2019 at 14 h 25 min

    Bonjour,

    Merci pour cet article. Les données relatives aux LED (composant électronique) ne sont pas faciles à obtenir à la différence du flux sortant du luminaire défini dans le solide photométrique. Il serait donc plus simple pour les acteurs du marché de retenir comme flux des sources, le flux sortant du luminaire pour faire ce calcul de densité surfacique de flux lumineux installé .
    Cela ne changera pas de façon significative la valeur calculée.

    Pour information, le flux nominal de sources LED communiquées par les fabricants de LED sont données généralement pour deux température de mesure (25°-85° C) et pour un courant d’alimentation de référence 350 mA. Nous n’avons donc aucune donnée sur le flux des LED qui sont intégrées dans un luminaire pour un courant d’alimentation spécifique.

    • Avatar
      Pierre Brunet
      24 janvier 2019 at 6 h 20 min

      Bonjour,

      L’esprit de l’arrêté est une “dotation” de lumière comptabilisé au niveau des sources. En se référant aux sources des luminaires, l’arrêté incite à l’utilisation de matériels avec un rendement lumineux élevé.

      • Avatar
        PERROT Denis
        27 janvier 2019 at 8 h 10 min

        L’arrêté du 27 décembre est relatif à la maîtrise des nuisances lumineuses. Le flux lumineux généré par les sources LED qui ne sort pas du luminaire ne participe pas à la pollution lumineuse uniquement provoquée par le flux sortant.
        Pour qu’une réglementation soit applicable, il faut permettre à ceux qui conçoivent les projets éco responsables d’utiliser des données disponibles et non discutables (comme le flux sortant). Nous prendrons donc les flux sortants des luminaires comme référence pour calculer la DSFI.
        Le calcul de la DSFI est un bon début pour proposer des solutions raisonnées. Nous sommes convaincus qu’il faudra un jour considérer le TFI – Taux de Flux Inutile = (flux perdu + flux participant au sur-éclairement) / flux sortant du luminaire

        • VAN DER HAM Maxime
          VAN DER HAM Maxime
          27 janvier 2019 at 12 h 36 min

          Bonjour,
          C est discutable.
          La rédaction de l arrêté parle bien du flux des sources a prendre en compte. La définition de la surface destinée a être éclairée semble plus imprécise que le flux des sources (température ambiante et courant d alimentation restant a définir)

          Le flux ne sortant pas ne rentre pas en compte sur un aspect « photométrique » mais on peut en discuter sur un aspect énergétique.

  • Avatar
    AlexM
    13 février 2019 at 17 h 39 min

    Merci pour cet article ! Très bien illustré!

    J’ai une question , le D.S.F.L.I doit-être appliqué sur des façades de bâtiment type résidentiel? Quand on fait un projet de mise en lumière. (Purement déco.)
    Parce que dans l’arrêté du 27 décembre 2018, il n’évoque jamais le cas des façades de bâtiment type résidentiel. (Gros résidentiel)

    A moins que c’est une mauvaise interprétation de ma part.

    • Maxime Van Der Ham
      13 février 2019 at 17 h 52 min

      Bonsoir,
      Nous vous remercions pour votre retour.

      Les installations b) renvoient au code du patrimoine et son article L1, je vous le cite ici : “Le patrimoine s’entend, au sens du présent code, de l’ensemble des biens, immobiliers ou mobiliers, relevant de la propriété publique ou privée, qui présentent un intérêt historique, artistique, archéologique, esthétique, scientifique ou technique”.

      Mais aussi au cadre bâti (Important)

      A priori, je dirai que votre projet de mise en lumière rentre en installation b), donc pas de DSFLI imposée.
      (NOTA : Une DSFLi est imposée en b) pour uniquement les parcs et jardins)

      On notera la subjectivité du code du patrimoine toutefois.
      Donc si l’on procède par élimination, ce n’est pas une installation d) donc plutôt b)-Mise en lumière du cadre bâti.

      • Avatar
        AlexM
        14 février 2019 at 15 h 50 min

        Merci pour votre retour!

        C’est bien d’avoir un avis extérieur pour l’interprétation des textes.

        Bonne continuation

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