Qualité de l'éclairage  

Introduction

Un système d'éclairage, comme toutes autres choses, doit offrir un bon rapport qualité-prix. Cependant, il est souvent difficile d'évaluer l'efficacité d'un système existant ou nouveau sans en connaître les coûts d'utilisation et sans savoir quelle est la proportion entre la lumière utile et la lumière gaspillée qu'il produit. Un facteur tout aussi important, bien que plus difficile à définir, est la capacité du système de fournir un éclairage qui convient aux besoins des occupants des locaux. Des coûts d'exploitation élevés, un fonctionnement inefficace et un éclairage insuffisant sont les caractéristiques d'un système peu rentable.

Il n'est pas toujours facile de définir les coûts d'exploitation, la proportion d'éclairage gaspillée et le degré de satisfaction des occupants. Le présent document décrit quatre instruments qui permettent de vérifier si les systèmes d'éclairage d'un bâtiment sont exploités de façon rentable sans toutefois compromettre le degré de satisfaction des occupants. Ces instruments ont été mis au point au cours des dernières années par Travaux publics et Services gouvernement aux Canada (anciennement Travaux publics Canada) et l'Institut de recherche en construction du Conseil national de recherches du Canada (IRC/CNRC).

Les quatre instruments décrits sont les suivants:

• Des techniques qui permettent d'évaluer l'occupation des bâtiments et l'utilisation de l'éclairage afin de déterminer si les locaux sont éclairés de façon rentable.
• Un questionnaire à l'intention des occupants, moyen rapide de vérifier si les occupants sont satisfaits des services d'immeubles fournis dans les locaux qu'ils fréquentent. On compare les réponses obtenues à un échantillon normatif de réponses recueillies auprès des occupants d'un grand nombre d'autres bâtiments.
• Une trousse de diagnostic de l'acuité visuelle et de l'éclairage (VALiD), destinée aux spécialistes en matière de qualité du milieu intérieur qui doivent se pencher sur les plaintes des occupants à l'égard de l'éclairage.
• Un système d'analyse de la luminance et des images (CapCalc), qui permet d'évaluer avec précision la luminance, la performance visuelle et de nombreux autres aspects de l'environnement visuel.

   

Utilisation de l'éclairage et occupation des locaux

On estime qu'entre 30 et 50 pour cent de la consommation totale d'énergie d'un bâtiment est consacrée à l'éclairage. Il existe plusieurs méthodes pour réduire la consommation d'énergie due à l'éclairage. La méthode couramment privilégiée par les services publics d'électricité consiste à mettre en place des technologies nouvelles à haut rendement. Les programmes de financement offerts par l'industrie privée et certaines entreprises de services publics pour encourager et faciliter l'installation de produits efficaces sur le plan énergétique démontrent bien le succès et la popularité de cette méthode.

Toutefois, le plus efficace des produits n'aura pas le rendement prévu s'il n'est pas utilisé correctement. L'énergie utilisée à alimenter l'équipement dans des bureaux inoccupés est simplement gaspillée, quelle que soit l'efficacité de cet équipement. Des études de l'IRC ont établi que souvent les salles de classe et les bureaux restaient éclairés même s'ils étaient inoccupés [1]. Par exemple, dans certaines zones des établissements d'enseignement, les lumières restent allumées jusqu'à 70 % du temps où ces zones sont inoccupées, à l'exception d'un établissement particulier où les lumières ne restaient allumées en moyenne que 31 % du temps. De toute évidence, des économies d'énergie substantielles pourraient être réalisées si la lumière était davantage utilisée en fonction de l'occupation des locaux [2].

Diverses méthodes existent pour vérifier si l'éclairage est utilisé seulement pendant les périodes d'occupation des locaux [3]. La méthode la plus exacte et la moins onéreuse consiste à visiter les lieux afin de recueillir des données sur les périodes d'occupation et l'utilisation de l'éclairage. On détermine le niveau de gaspillage en déduisant simplement le nombre de visites au cours des quelles un local donné était occupé, du nombre de visites au cours des quelles ce local était éclairé. La seule chose dont il faut s'assurer lorsqu'on suit cette méthode est d'établir l'horaire des visites de façon à pouvoir observer les locaux à toutes les heures du jour et de la nuit. Cette méthode, si elle était adoptée dans un plus grand nombre d'endroits, permettrait aux propriétaires et aux exploitants d'immeubles de s'assurer que les nouveaux systèmes d'éclairage à haut rendement énergétique, comme ceux que décrit Martyn Timmings dans son exposé, sont utilisés de façon efficace.

Enquête par questionnaire auprès des occupants

Les coûts d'exploitation ne sont pas les seuls critères importants qui doivent être pris en compte pour juger de la performance d'une installation d'éclairage. Les coûts associés à une baisse de la productivité et à un sentiment généralisé d'insatisfaction sont également élevés si on les compare aux coûts afférents à la prestation de services adéquats. Le gestionnaire d'installation se doit donc d'assurer un éclairage qui, tout en étant efficace sur le plan des coûts, procure une ambiance lumineuse agréable. Travaux publics et Services gouvernementaux Canada a préparé un questionnaire à l' intention des occupants afin d'évaluer la qualité du milieu de travail de ses employés. Ce questionnaire (dont une description détaillée est fournie dans les documents [4] et [5]) est bref, facile à administrer et à interpréter. Les données qu'il permet d'obtenir peuvent être analysées en quelques heures.

Le questionnaire (reproduit intégralement à la figure 1) renferme 22 échelles d'évaluation portant sur toute une gamme de critères pour la qualité du milieu susceptibles d'avoir une incidence sur la productivité des occupants. Les 22 échelles choisies constituent les valeurs prédictives des sept dimensions essentielles de la perception de l'occupant face à son milieu de travail, soit la qualité de l'air, le confort thermique et acoustique, l'aménagement de l'espace, la qualité de l'éclairage, l'intimité des bureaux et l'insonorisation du bâtiment. Les scores obtenus pour chacune de ces dimensions sont comparés à des scores normatifs calculés à partir de données recueillies à l'aide du même questionnaire dans 3000 autres bâtiments. L'écart par rapport à la moyenne indique la gravité d'un défaut signalé dans les milieux de travail d'un bâtiment.

De façon plus importante, le questionnaire fournit au gestionnaire d'installation un outil objectif pour évaluer l'ampleur des problèmes perçus en regard des services techniques. Cet aspect n'est pas négligeable si l'on considère que les stratégies normatives mises en oeuvre pour résoudre les causes d'insatisfaction dans les bureaux peuvent être coûteuses. Etant donné l'importance de ces coûts, il semble raisonnable d'avoir recours à des techniques sûres permettant de déterminer de façon précise les sources d'insatisfaction avant de mettre en oeuvre des mesures correctrices. Dans le cas contraire, d'importantes sommes d'argent pourront être dépensées pour remédier à un problème qui en fait n'en est pas un. Le questionnaire à l'intention des occupants est utilisé dans plusieurs pays, tant dans le secteur public que privé, et se révèle une méthode reconnue d'évaluation de la perception des occupants face au milieu intérieur des bâtiments.

On peut se procurer gratuitement des exemplaires du questionnaire et un guide de l'utilisateur en écrivant à: Travaux publics et Services gouvernementaux Canada, Centre de documentation, Services d'architecture et de génie, Edifice Sir Charles Tupper, promenade Riverside, Ottawa (Ontario) K1A OM2.

Instructions: Veuillez évaluer les aspects suivants de votre poste de travail dans ce bâtiment en encerclant lacote (1 à 5) qui correspond le mieux à vos impressions.

 

1. Confort thermique	1	2	3	4	5
	Insatisfaisant				Satisfaisant
2. Climatisation	1	2	3	4	5
	Trop froid				Confortable
3. Variations de température	1	2	3	4	5
	Trop fréquentes				Température stable
4. Ventilation	1	2	3	4	5
	Insatisfaisant				satisfaisant
5. Fraîcheur de l'air	1	2	3	4	5
	Air vivié				Air frais
6. Circulation de l'air	1	2	3	4	5
	Mauvais				Bonne
7. Dérangements dus au bruit	1	2	3	4	5
	Fréquents				Négligeables
8. Bruit de fond bureau	1	2	3	4	5
	Trop élevé				Suffisamment faible
9. Bruits particuliers du bureau (voix et matériel)	1	2	3	4	5
	Dérangeants				Négligeables
10. Disposition des meubles dansvotre lieu de travail	1	2	3	4	5
	Inadéqaute				Adéqaute
11. Quantité d'espace autour de votreposte de travail	1	2	3	4	5
	Insuffisante				Suffisante
12. Espace de rangement pour vosarticles de travail	1	2	3	4	5
	Insusuffisantant				Suffisant
13. Espace de rangement pour voseffets personnels	1	2	3	4	5
	Insuffisant				Suffisant
14. Êtes-vous à l'abri du regard des autres lorsque vous êtes à votre bureau?	1	2	3	4	5
	Pas du tout				Entièrement
15. Peut-on entendre vos conversations ?	1	2	3	4	5
	Nettement				Pas du tout
16. Peut-on entendre vos conversations eéléphoniques ?	1	2	3	4	5
	Nettement				Pas du tout
17. Éclairage électrique	1	2	3	4	5
	Insuffisant				Suffisant
18. Intensité des lumières	1	2	3	4	5
	Excessive				Adéquate
19. Éblouissement causé par la lumière	1	2	3	4	5
	Important				Nul
20. Bruit produit par les systèmesd'aération	1	2	3	4	5
	Dérangement				Négligeable
21. Bruit produit par l'éclairage du bureau	1	2	3	4	5
	Bourdonnement				Négligeable
	dérangement
22. Bruits provenant de l'extérieur du bâtiment	1	2	3	4	5
	Dérangeants				Négligeables
Quelle est votre appréciation générale de votre poste de travail?	1	2	3	4	5
	Insatisfaisant				Satisfaisant
Votre bureau a-t-il un effet négatif ou positif sur votre efficacité au travail?	1	2	3	4	5
	Négatif				Positif
Commentaires

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Pour connaître les résultats de cette enquête, veuillez vous adresser à:

Figure 1 Questionnaire à l'intention des locataires

Évaluation de la qualité de l'éclairage des postes de travail

On évalue habituellement la qualité des systèmes d'éclairage des locaux réservés au travail et à d'autres activités en fonction de l'éclairement du plan de travail, et c'est cette méthode qu'ont adoptée les organismes de codification et de normalisation canadiens et internationaux. Par exemple, les normes de la Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) et de la Commission internationale de l'éclairage (CIE) et le Règlement du Canada sur l'hygiène et la sécurité au travail établissent des exigences à l'égard de l'éclairement lumineux pour divers types de travaux. Au Canada, le Règlement sur l'hygiène et la sécurité au travail est particulièrement important pour les bureaux du gouvernement fédéral, étant donné qu'il a force de loi. Ce règlement est souvent intégré dans les codes et les normes des provinces et des municipalités qui fixent des exigences à l'égard des locaux non gouvernementaux. Ces exigences varient souvent d'un endroit à l'autre.

Selon la méthode actuelle, lorsque les occupants d'un local se plaignent de la mauvaise qualité de l'éclairage, on vérifie si l'éclairement est conforme aux exigences de la norme appropriée (p. ex.,le Règlement du Canada sur l'hygiène et la sécurité au travail et les normes de l'IESNA et de la CIE). Si l'éclairement mesuré est égal ou supérieur à la valeur prescrite dans la norme, le spécialiste doit considérer que la plainte n'est pas fondée. De toute évidence, cette méthode ne tient compte que d'un seul aspect d'un problème qui peut être très complexe. En dépit de la prépondérance de l'éclairement dans les codes et les normes, on reconnaît que, pour au moins deux raisons, ce critère ne suffit pas pour évaluer la qualité de l'éclairage.

D'abord, selon cette méthode, on détermine la conformité d'une zone donnée avec les exigences d'éclairement moyen et minimum établis dans le Règlement du Canada sur l'hygiène et la sécurité au travail en fonction de quatre mesures « représentatives ». Or, le Règlement ne fournit pas les critères statistiques nécessaires pour choisir les points de mesure « représentatifs ». Ouellette, Tansley et Pasini (1993) [6] ont montré récemment qu'il est impossible d'évaluer avec précision le rendement des systèmes d'éclairage en fonction de la moyen ne d'un petit nombre de mesures représentatives. On a en outre mis au point d'autres méthodes d'évaluation - comme celles de l'IESNA (1963) [7] et de la CIE (1986) [8] - devant permettre de décrire avec précision l'ensemble des caractéristiques d'éclairement d'un local ou d'une zone au moyen d'un plus petit nombre de mesures de l'éclairement, et on a mené des études pour tenter de les valider [9, 10, 11]. Les méthodes de l'IESNA et de la CIE permettraient, selon ces organismes, d'évaluer l'ensemble des caractéristiques d'éclairement d'un local donné avec une marge d'exactitude égale ou inférieure à 10 % en fonction de seulement 10 ou 12 mesures. Cependant, comme dans le cas de la méthode du Règlement sur l'hygiène et la sécurité au travail, il est difficile de concevoir que l'on puisse obtenir un niveau de confiance de 90 % relativement constant avec la moyenne de 10 ou 12 mesures.

Ensuite, on doit souligner qu'il est paradoxal de choisir l'éclairement comme principal critère d'évaluation de l'éclairage des plans de travail, étant donné que l'oeil humain est complètement insensible à ce paramètre. L'utilisation de ce critère dans bon nombre de codes et de normes est probablement attribuable au simple fait que l'éclairement est facile à mesurer.

Bien que nous ayons besoin de lumière pour voir, il est inexact de dire que la lumière ou l'éclairement constitue le stimulus de la vision. En réalité, la lumière sert de véhicule de l'information visuelle; elle transporte cette information jusqu'aux yeux de l'observateur et la transmet au système nerveux central, où se produisent les mécanismes de la vision. La stimulation visuelle résulte des variations créées lorsque la lumière est réfléchie, réfractée ou absorbée par les objets. La capacité de l'organe visuel humain de traiter de l'information n'est exploitée que lorsque des faisceaux de lumière sont réfléchis par des objets et projetés contre la rétine de l'observateur. Sans ces variations spatiales et temporelles de la lumière projetée contre la rétine, l'observateur ne reçoit aucune stimulation visuelle et est donc privé de la vue.

Il ne fait aucun doute, donc, que la nature du travail auquel est destiné un local, ainsi que la capacité visuelle de ses occupants, sont des facteurs tout aussi importants que l'éclairement dans l'évaluation de la qualité de l'éclairage du plan de travail. L'IRC et Travaux publics et Services gouvernementaux Canada ont élaboré des prototypes d'instruments qui permettent de mesurer la capacité de l'oeil humain et d'évaluer les aspects principaux des travaux qui influent sur l'acuité visuelle.

La trousse de diagnostic de la vision et de l'éclairage (VALiD)

La trousse VALiD permet aux spécialistes de l'éclairage intérieur d'évaluer la source d'insatisfaction concernant l'éclairage de façon à ce que ces sources d'insatisfaction puissent être classées et éliminées. On dénombre ordinairement trois causes d'insatisfaction à l'égard de l'éclairage: la quantité de lumière ou la direction de l'éclairage, des conditions qui rendent difficile la lecture d'un document particulier et un défaut de vision de l'occupant. Il faut considérer chacune de ces possibilités lorsqu'on examine une plainte relative à l'éclairage.

La trousse VALiD comporte une tâche visuelle normalisée placée sous un dôme hémisphérique éclairé de façon uniforme par des lampes incandescentes. La lumière éclairant la tâche visuelle normalisée est réfléchie de façon uniforme à partir du dôme. Le niveau d'éclairement est réglable et peut être mesuré à l'aide du photomètre inclus dans la trousse. La tâche visuelle normalisée est composée d'un série d'anneaux de Landolt orientés de façon aléatoire, l'arc manquant pouvant se trouver en haut, en bas, à gauche ou à droite. Ces anneaux de Landolt, de dimensions et de contrastes différents, ont été imprimés très soigneusement. On demande aux participants de regarder la tâche visuelle à travers une fenêtre qui se trouve dans la partie supérieure du dôme et de repérer les espaces sur la circonférence des anneaux de Landolt. Le spécialiste compte ensuite le nombre d'anneaux qui n'ont pas été repérés et compare les résultats à ceux obtenus avec un groupe de volontaires du même âge. Cette comparaison peut amener à conclure que la mauvaise vision du sujet plutôt qu'un éclairage inadéquat est à l'origine de l'insatisfaction. Si la vision du sujet n'a pas fait l'objet d'un examen depuis de nombreuses années, il est possible que des lunettes correctrices appropriées suffiront à éliminer le problème.

Une fois que l'acuité visuelle du sujet à été évaluée, la trousse peut être utilisée à d'autres fins de diagnostic. Le photomètre peut être retiré du dôme pour mesurer le niveau d'éclairement au poste de travail afin de déterminer s'il est conforme aux normes établies. Ensuite, la tâche normalisée peut être retirée du dôme et installée au poste de travail. La tâche visuelle normalisée étant légèrement brillante, elle est susceptible de provoquer un éblouissement par réflexion et dans ce cas, la visibilité de la tâche au poste de travail sera réduite par rapport à celle sous le dôme. Une autre façon d'évaluer les possibilités d'éblouissement par réflexion consiste à utiliser la carte d'essai en métal poli fournie avec la trousse. Cette carte doit être placée sur le plan de travail au même endroit et de la même façon que la tâche visuelle de l'employé et examinée dans une position normale. Les points brillants de lumière visibles sur cette surface constituent des sources possibles d'éblouissement et des mesures devraient être prises pour les éliminer du champ de vision. Tout problème de niveau d'éclairement, de diminution de la visibilité de la tâche normalisée, d'éblouissement par réflexion ou d'éblouissement apparent indique au spécialiste que l'éclairage du poste de travail doit être réévalué.

Finalement, si le problème ne peut être imputable à une mauvaise vision ou à l'éclairage du poste de travail, la trousse peut être utilisée pour évaluer la tâche réelle exécutée par une personne à son poste de travail. En fixant un échantillon de la tâche réelle à la carte d'essai vierge, en insérant la carte sous le dôme et en augmentant et en diminuant le niveau d'éclairage, on peut déterminer s'il est possible d'améliorer la visibilité au moyen de l'éclairage. Si la visibilité de la tâche ne peut être améliorée, le spécialiste devra alors en conclure que la conception même de cette tâche doit être réévaluée.

La trousse VALiD permet de déterminer les causes d'insatisfaction concernant l'éclairage d'une façon beaucoup plus précise et significative que ne le font les autres techniques couramment utilisées. Même si l'on n'utilise pas cette trousse, il importe de se rappeler que l'insatisfaction peut découler de l'éclairage, de la tâche ou du sujet. Chacune de ces possibilités doit être prise en compte lors de l'étude d'une plainte car les mesures correctives varient en fonction du type de problème identifié. L'application de ces principes devrait permettre de réduire le nombre de plaintes concernant l'éclairage sur les lieux de travail.

Le système d'analyse de la luminance et des images (CapCalc)

Le système CapCalc est un photomètre vidéo informatisé créé pour évaluer les principaux aspects d'un travail qui peuvent avoir une incidence sur la capacité visuelle de l'occupant. Le spécialiste peut donc s'en servir pour ajuster l'éclairage de façon à obtenir une visibilité optimale. Le système permet de recueillir, au moyen d'une caméra vidéo étalonnée, des données de luminance sur une scène visuelle, puis de calculer, à l'aide d'un ordinateur personnel et d'un logiciel de fabrication spéciale, l'incidence de cette scène sur la visibilité. Chaque système est étalonné soigneusement pour donner des mesures exactes de luminance et de grandeur.

Le système fonctionne de la même façon qu'un luminance mètre à faisceau courant, c'est-à-dire que l'utilisateur le dirige sur la scène et procède ensuite à la lecture des valeurs de luminance de cette scène. Toutefois, contrairement au luminance mètre à faisceau, le système CapCalc peut rapidement résoudre l'image d'une scène en 250 000 facteurs de luminance. On peut maintenant recueillir en quelques secondes des données de luminance qui autre fois auraient pris des mois à rassembler. Ces données de luminance sont sauvegardées sous forme numérique sur la carte de saisie d'images de l'ordinateur personnel. Les données relatives aux scènes visuelles peuvent être conservées en permanence sur le disque dur de l'ordinateur ou sur des disquettes.

Le logiciel peut également servir à mesurer la visibilité de certaines zones à l'intérieur d'une scène donnée. Cette visibilité est évaluée en fonction de la mesure de la performance visuel le relative (PVR) mise au point par Rea et Ouellette. La PVR permet de modéliser la visibilité en fonction des facteurs suivants: la taille, le contraste, la luminance d'adaptation et l'âge du sujet. À partir de ces paramètres, le système calcule les effets visuels de diverses distributions lumineuses à l'intérieur d'une scène et les exprime selon l'indice de performance visuelle relative.

Le logiciel du système est très souple et puissant, et offre de nombreuses autres fonctions d'analyse et de manipulation d'images qui peuvent être groupées en trois catégories: le stockage d'images, la manipulation d'images et les procédures de calcul. Les images peuvent être stockées à l'aide d'une option servant à la compression des fichiers, ou sous forme d'images à niveau de gris de format TIFF pour que l'utilisateur puisse facilement en obtenir une copie imprimée; l'utilisateur peut également stocker l'information descriptive relative à une image à l'aide d'une fonction spéciale. La manipulation d'images comprend entre autres la possibilité de soustraire deux images pour obtenir les différences, la possibilité de subdiviser une image en cellules et de reporter les facteurs de luminance moyens à l'intérieur de ces cellules, la possibilité de choisir le nombre de pixels définissant la cible et le fond, le contour d'image basé sur l'écart standard et la possibilité de définir les dimensions de l'intervalle pour les contours et les histogrammes. Les procédures de calcul comprennent une série de données statistiques descriptives et récapitulatives pour des zones secondaires en cadrées ou l'image entière (c'est-à-dire, minimum, maximum, intervalle, moyenne, médiane, variance, écart-type, asymétrie, aplatissement). Finalement, la méthode de calcul de la PVR permet également de prévoir le temps de traitement visuel, calculé à partir du temps de réponse incrémentielle nécessaire pour traiter un stimulus visuel, en fonction du temps de traitement obtenu dans des conditions optimales de laboratoire.

Performance visuelle relative (PVR)

De récents travaux de recherche ont permis de mieux comprendre certains des facteurs qui influencent la visibilité des objets dans l'environnement. Ces travaux de recherche ont établi que la visibilité d'un objet est principalement influencée par quatre caractéristiques importantes:

• le contraste entre l'objet et son environnement immédiat;
  
• la taille de l'objet, mesurée du point de vue de l'observateur;
  
• l'âge de l'observateur et
  
• la luminance d'adaptation dans le champ de vision (l'adaptation étant définie comme une réaction neurale et physiologique à la lumière par lequel le système visuel s'habitue à des niveaux d'éclairage et à des couleurs différents de ceux ressentis au cours de la période précédente). L'adaptation est souvent définie en fonction de l'éclairement rétinien ou de la quantité de lumière frappant la rétine de l'oeil.

   

Pour être utile d'un point de vue scientifique, il est également important que chacun des quatre facteurs décrits ci-dessus puissent être définis en fonction d'une mesure convenue, et cela même si une mesure ne fournit souvent qu'une approximation grossière du concept dont elle rend compte. Ainsi, par exemple, même si les spécialistes s'accordent à définir l'adaptation comme étant l'éclairement rétinien, bon nombre d'entre eux reconnaissent que cette mesure n'est peut-être pas la meilleure façon de caractériser l'adaptation.

Néanmoins et en dépit de ces inconvénients, les chercheurs de l'IRC ont découvert que s'ils pouvaient mesurer le contraste, la luminance d'adaptation, la taille de l'objet et spécifier l'âge de l'observateur, ils pouvaient prédire la visibilité d'un objet; c'est ainsi que le logiciel CapCalc modélise la visibilité en fonction de la performance visuelle relative (PVR). La figure 2 est une représentation graphique du modèle de PVR. Elle illustre de quelle façon la PVR varie en fonction du contraste, de la luminance d'adaptation (définie comme étant l'éclairement rétinien mesuré en trolands), et de la taille de l'objet. Les quatre panneaux de la figure indiquent que plus la taille d'un objet augmente, plus la PVR (c.-à.-d. Il visibilité) est élevée. De façon semblable, une augmentation de l'éclairement rétinien amène une augmentation de la PVR tout comme le fait l'accentuation du contraste entre un objet et ce qui l'entoure. La PVR n'est pas une fonction linéaire de ces paramètres; en fait, une augmentation de leur valeur n'entraînera qu'une amélioration négligeable de la visibilité. Le dernier facteur, soit l'âge de l'observateur, n'est pas représenté dans la figure mais est toutefois pris en compte dans la méthode de calcul utilisée pour établir la PVR.

Figure 2 (Tiré de Rea, M.S. (Ed.)(1993). Lighting Handbook: Reference and Application (Eighth Edition). Illuminating Engineering Society of North America: New York.)

Bien qu'à ce stade il ne soit pas encore possible de déterminer avec précision les effets de différentes valeurs de la PVR sur la visibilité, on peut toutefois délimiter de façon approximative les caractéristiques d'une visibilité adéquate. Des valeurs de PVR inférieures à 0,800 indiquent généralement une visibilité inacceptable, tandis que des valeurs supérieures à 0,950 indiquent une bonne visibilité.

On peut en outre calculer la PVR sans avoir recours au système CapCalc. Toutes les formules nécessaires se trouvent dans un article de Rea et Ouellette publié en 1991 [12]. Si vous désirez évaluer l'incidence de différents paramètres sur la PVR, vous pouvez vous procurer un logiciel de calcul de la PVR auprès du Groupe de l'éclairage de l'IRC.

PVR et productivité

La plupart des tâches qui requièrent une bonne visibilité ont aussi des exigences non visuelles auxquelles on doit répondre si l'on veut assurer une bonne performance. Il est à ce stade utile de rappeler que l'efficacité fonctionnelle fait appel à au moins quatre éléments: le visuel; le moteur (mouvement des yeux, déplacements, etc.); le cognitif (processus mentaux de la perception); et la motivation (attitude envers le travail, etc.). Une bonne efficacité opérationnelle exige donc davantage que le simple fait d'être en mesure de voir la tâche. Si l'un ou l'autre des éléments est déficient, la performance baissera et cela, même dans des conditions de bonne visibilité. Par contre, les effets d'une mauvaise visibilité pourront être compensés par des employés enthousiastes et motivés.

La PVR n'est qu'une mesure de l'élément visuel de la performance et ne permet pas d'évaluer l'importance relative de ses éléments non visuels. La PVR ne mesure que le temps nécessaire au système visuel pour voir un objet. Étant donné que la PVR ne décrit que la visibilité, ou le temps nécessaire à la perception visuelle des objets, on ne peut établir de lien direct entre la visibilité et la productivité. On sait que, de tout e évidence, la productivité varie en fonction de nombreux autres facteurs qui influent sur la réalisation du travail. Même s'il est permis de conclure que des niveaux d'éclairage très bas peuvent entraîner une baisse de la productivité à cause d'une mauvaise visibilité de la tâche, il ne s'ensuit pas nécessairement qu'une augmentation des niveaux d'éclairage et de la visibilité amènera des gains de productivité appréciables. Néanmoins, il est toujours préférable de s'assurer que le système d'éclairage utilisé permet une performance visuelle optimale.

Il convient de faire une brève remarque sur la disponibilité des quatre instruments décrits dans le présent document. Tout spécialiste bien informé peut évaluer l'occupation des locaux et l'utilisation de l'éclairage sans matériel spécial. On peut par ailleurs se procurer le questionnaire à l'intention des occupants en s'adressant à Travaux publics et Services gouvernementaux Canada (TPSGC).

La trousse VALiD est un prototype d'instrument mis au point par l'IRC et TPSGC, et n'est pas offerte au grand public. Ce pendant, on peut s'entendre avec TPSGC pour en faire l'essai en écrivant à l'adresse indiquée dans le présent document. En outre, les spécialistes peuvent appliquer eux-mêmes à l'évaluation de la qualité de l'éclairage les principes utilisés dans la conception de cet instrument.

Le système CapCalc représente le nec plus ultra en matière d'évaluation de la qualité de l'éclairage, mais n'est pas disponible dans le commerce. Comme différents prototypes mis au point par d'autres scientifiques, ce système est actuellement réservé à des applications de recherche. Il importe, cependant, que les spécialistes soient informés de l'existence de cette nouvelle technologie qui pourrait révolutionner la conception et l'évaluation de l'éclairage, et dont l'utilisation devrait se répandre considérablement d'ici la fin de la décennie.

Effets non visuels de l'éclairage

L'éclairage permet bien sûr aux occupants de voir et de travailler, mais peut également servir à des besoins psychologiques et esthétiques moins apparents. Bien que l'on ait fait moins de recherches sur les aspects qualitatifs et psychologiques de l'éclairage que sur la visibilité, les scientifiques ont pu établir des lignes directrices d'une grande utilité.

Aspects psychologiques de l'éclairage

Les travaux les plus importants dans ce domaine ont été menés par John Flynn à l'université Penn State, dans les années 1970 [13 à 22]. Bien que Flynn n'ait pas publié un très grand nombre d'articles sur les aspects psychologiques de l'éclairage, ses travaux se sont révélés d'une grande valeur tant pour les concepteurs d'éclairage que pour les sociétés professionnelles d'éclairagisme. Flyn n a élaboré une série de recommandations qui ont reçu l'approbation de l'IESNA (tableau 1); elles indiquent aux concepteurs comment produire différents effets subjectifs en modifiant l'éclairage d'un local.

 

Tableau 1:  Renforcement des effets subjectifs par l'éclairage

Impression subjective	Facteur de renforcement
Clarté visuelle	Éclairage lumineux et uniforme Accentuation par des éléments périphériques comme les murs à facteur de réflexion élevé et l'éclairage mural
Grandeur	Éclairage uniforme et éclairage périphérique (mural) La luminosité constitue un facteur de renforcement non décisif
Relaxation	Éclairage non uniforme Accentuation par des éléments périphériques (muraux) préférable à un éclairage vertical
Intimité	Éclairage non uniforme Faible intensité lumineuse autour de l'utilisateur et luminosité plus élevée aux endroits éloignés L'accentuation par des éléments périphériques (muraux) constitue un facteur de renforcement non décisif
Milieu le plus agréable	Éclairage non uniforme Accentuation par des éléments périphériques (muraux)

Tiré de: Flynn, J.E. A Study of subjective responses to low energy and non-uniform lighting systems. Lighting Design and Application. [15]

D'autres chercheurs ont étudié l'incidence du niveau d'éclairage, de la répartition spatiale de la lumière et de la couleur de la source lumineuse sur les impressions subjectives des occupants. On ne fournit pas, dans le présent document, un exposé complet sur cette question, maison traite des principaux travaux en cours dans les trois domaines mentionnés.

Niveau d'éclairage

Un certain nombre d'études ont été menées sur l'acceptabilité de différents niveaux d'éclairage dans les bureaux [23 à 26]. Dans les premières études (mentionnées dans [23 et 26]), on faisait varier systématiquement la luminance des murs, des plans de travail et du plafond d'un bureau pour ensuite demander aux sujets d'évaluer l'efficacité de chaque combinaison de luminances. On a obtenu le plus grand nombre d'évaluations positives avec une luminance des plans de travail de 130 cd/m², indépendamment de la luminance des murs et du plafond. Dans les études menées par la suite, on a obtenu des résultats plus détaillés au moyen d'une plus grande échelle de niveaux d'éclairage [23, 25, 26].

Ces études ont révélé que, de façon générale, le degré de satisfaction des occupants augmente en fonction du niveau d'éclairage, puis diminue lorsqu'on atteint les niveaux maximums. Le niveau d'éclairage préféré dépend du travail à exécuter et de l'âge de l'observateur. Les sujets favorisent un niveau d'éclairage plus élevé lorsqu'ils exécutent une tâche visuelle précise, que lorsqu'ils ne font que donner leur impression générale de l'éclairement d'un plan de travail.

Les tendances générales dégagées dans ces études ont été confirmées par d'autres chercheurs au moyen de divers échantillons de travail et méthodes subjectives d'évaluation [27 à 31]. Les écarts entre les niveaux d'éclairage préférés identifiés par ces chercheurs sont indiqués dans le tableau 2. Ces écarts peuvent sembler trop importants pour que les résultats soient jugés utiles sur le plan pratique: cependant, on doit tenir compte du fait que le niveau d'éclairage préféré dépend du travail à exécuter et de l'âge de l'observateur. Les sujets préfèrent un niveau d'éclairage plus élevé lorsqu'ils évaluent l'éclairement d'un plan de travail en fonction d'une tâche visuelle précise [23, 25, 26] que lorsqu'ils ne font que donner leur impression générale de cet éclairement [29, 30].

 

Tableau 2:  Niveaux d'éclairages préférés
Chercheurs	Niveau d'éclairage préféré moyen du plan de travail
	Éclairement (1x)	Luminance (cd/m2)
Balder		130
Bodmann	700 à 3000	90 à 380
Saunders	800 à 1000
Bean et Hopkins	> 200
Nemecek et Grandjean	400 à 850

Répartition spatiale de la lumière

La répartition de la lumière sur les surfaces du local influe sur l'évaluation subjective de la qualité de l'éclairage. On a montré, preuves à l'appui, que les occupants préfèrent que les éléments entourant l'objet sur lequel ils travaillent, notamment la surface de bureau, les murs et le plafond, soient un peu plus sombres que le plan de travail lui-même. Le tableau 3 présente les résultats sommaires des principale s études sur l'évaluation subjective de la répartition spatiale de la lumière [32-36].

 

Tableau 3:  Rapports de luminance préférés
Chercheur	Zone

	Voisinage	Mur	Mur	Mur	Mur	Plafond
	immédiat	avant	arrière	droit	gauche
Touw	0,3
Bean et Hopkins	1
Tregenza et coll.		0,52	0,64	0,51	0,55	0,85
van Ooyen et coll.	0,4		0,3 (tous les murs)
Roll et Hentschel	0,1 à 0,6					0,1 à 3

Note: Tous les rapports sont calculés en fonction de la luminance du plan de travail.

Couleur de la source lumineuse

Deux paramètres indépendants servent à décrire la couleur des sources lumineuses: la température de couleur (ou la température de couleur proximale, dans le cas des lampes fluorescentes) et l'indice de rendu des couleurs. La température de couleur est utilisée dans le cas des radiateurs à haute sélectivité, comme les lampes à décharge électrique, lorsque la lumière du radiateur a environ les mêmes coordonnées de chromaticité qu'un corps noir à une température donnée [37]. Les sources fluorescentes sont décrites en fonction de la température de couleur proximale, c'est-à-dire la température du corps noir dont la couleur perçue ressemble le plus à celle d'un radiateur sélectif donné à la même luminosité et dans des conditions d'observation définies [37]. En gros, la température de couleur caractérise l'aspect chromatique d'une source lumineuse. Les sources &$171; chaudes » n c'est-à-dire celles dont la température de couleur est faible (inférieure à 3000 K), se situent du côté rouge du spectre. Les sources &$171; froides », c'est-à-dire celles dont la température de couleur est élevée (supérieure à 4000 K), tendent plutôt vers le bleu [38].

Le rendu des couleurs décrit l'effet d'une source lumineuse sur l'aspect chromatique des objets en comparaison de leur aspect sous un éclairage de référence. Autrement dit, le rendu des couleurs est une mesure du degré auquel la couleur perçue des objets éclairés par une source est conforme à celle des mêmes objets éclairés par une source normalisée, dans des conditions définies [37]. Les conclusions d'études sur l'incidence psychologique tant de la température de couleur que du rendu des couleurs sont présentées ci-après.

Température de couleur

Les recherches sur l'incidence psychologique de la température de couleur ne sont pas concluantes. Dans les premières études ([26] et celles qu'on décrit dans [23] et [24]),on faisait varier et la température de couleur des lampes et le niveau d'éclairage. Ces études semblaient indiquer qu'en utilisant des lampes à température de couleur élevée et à faible éclairement, on rendait un local froid et sombre, tandis qu'en utilisant des lampes à faible température de couleur et à éclairement élevé, on donnait à un local un aspect artificiel et excessivement coloré. Les recherches plus récentes ne sont toutefois pas venues confirmer ces observations [39 à 41]. Ainsi, toute recommandation portant sur les combinaisons les plus agréables de températures de couleur des lampes et de niveaux d'éclairement restera provisoire tant que les experts n'en seront pas arrivé à consensus.

Rendu des couleurs

Les résultats sont plus probants dans le cas des effets psychologiques des variations de rendu des couleurs des lampes. Les lampes dont les qualités de rendu des couleurs sont bonnes permettent d'obtenir, avec un éclairement moins élevé, le même niveau de luminosité [41], de clarté [42, 43] et de satisfaction visuelle [44] que les lampes dont les qualités de rendu des couleurs sont réduites. Par exemple, Kanaya et son équipe (1979) [41] ont constaté que les lampes ayant un indice de rendu des couleurs de 7O, 85 et 100 permettent d'obtenir la même luminosité apparente avec un éclairement environ 10 %, 25 % et 40 % plus faible, respectivement, que les lampes ayant un indice de rendu des couleurs de 60. Ainsi, il est possible de concevoir un éclairage éconergétique avec des lampes possédant un meilleur rendu des couleurs.

Incidence de l'éclairage sur le comportement

La lumière constitue également un puissant facteur de régulation des rythmes quotidiens des êtres humains et des animaux diurnes. La recherche sur les effets de l'éclairage sur le comportement indiquent que la lumière peut être utilisée pour attirer l'attention, faciliter l'orientation particulière et améliorer l'orientation spatiale.

Orientation spatiale et orientation particulière

Plusieurs études indiquent que les gens tendent à contourner un obstacle du côté le plus lumineux [18, 45, 46]. Cette constatation permet de supposer qu'en redirigeant la lumière dans un local, on peut faciliter la circulation et l'orientation particulière.

Par exemple, une étude a révélé que les gens choisissaient généralement de s'asseoir dans les sièges faisant face aux zones les plus lumineuses d'une pièce [18]. Dans la même étude, lorsqu'on modifiait l'éclairage de façon à mettre en valeur une surface différente, les gens s'asseyaient dans les sièges orientés vers la nouvelle zone plus lumineuse. Des résultats semblables ont été obtenus dans une étude de l'effet de l'éclairage mural sur le choix des bureaux [46]. Les sujets devaient entrer dans une pièce contenant trois bureaux et s'asseoir pour remplir une série de questionnaires. L'un des bureaux était situé à côté de la porte, le deuxième au milieu de la pièce et le troisième de l'autre coté de la pièce. Lorsque le mur faisant face à la porte était éclairé, la plupart des sujets traversaient la pièce et s'asseyaient du côté de ce mur. Lorsque ce mur n'était pas éclairé, la plupart des sujets s'asseyaient près de la porte.

Conclusion

Les recherches actuelles en science du comportement continueront d'élargir nos connaissances au chapitre des effets de la qualité et du niveau d'éclairage sur l'organisme. Encore aujourd'hui, la conception de l'éclairage relève plutôt de l'art que de la technique car notre compréhension des liens entre les réactions comportementales, subjectives et visuelles et les divers aspects de l'environnement physique demeure limitée. L'objectif de la concept ion d'éclairage est de créer, au moindre coût possible, un environnement visuel adapté aux besoins multiples des gens qui doivent y vivre. Ces besoins sont plus complexes qu'on ne l'estime généralement, et l'expérience permet tant aux chercheurs qu'aux concepteurs d'acquérir sans cesse de nouvelles connaissances. Les instruments et les principes décrits dans le présent document devraient apporter une aide précieuse à tous ceux qui s'intéressent à ces questions.

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Dale Tiller a fait ses études de premier cycle à l'Université Carleton, à Ottawa (B.A. en 1983). Il a reçu un doctorat en psychologie expérimentale de l'université d'Oxford, au Royaume-Uni, en avril 1988. Depuis janvier 1988, M. Tiller est employé du Conseil national de recherches du Canada où il dirige le Groupe de l'éclairage de l'lnstitut de recherche en construction. Il préside le Comité technique de la CEI sur l'évaluation après occupation; il était jusqu'à récemment président du Comité de l'IESNA sur les aspects psychologiques de l'éclairage, et il est aussi membre de plusieurs comités techniques de l'IESNA et de la CEI. M. Tiller a été chercheur principal du projet qui a produit la gamme de dispositifs de gestion de l'énergie Smartbar^MC, qui sont actuellement Fabriqués et commercialisés par une société canadienne. Il prononce régulièrement des conférences sur l'éclairage et la gestion de l'énergie.

(origine du document, ici)

Cet article faisait partie de la documentation technique produite dans le cadre du Regard 92 sur la science du bâtiment intitulé «Éclairage optimal, consommation énergétique minimale», série de colloques présentés dans d'importantes villes canadiennes en 1992.