Identification et caractérisation des ambiances lumineuses en milieu architectural
Résumé :
Ce travail de recherche, d'une durée de 2 mois et demi, s'est déroulé dans le cadre du Master Design global spécialité « Architecture, Modélisation, Environnement » et du Master d'Architecture en double cursus. Celui-ci a été effectué au sein du laboratoire Map/Crai (Centre de Recherche en Architecture et Ingénierie) situé au sein de l'Ecole d'Architecture de Nancy. Le Crai effectue des travaux de recherche sur les modèles, sur les différentes approches environnementales, sur la mise en valeur et la numérisation du patrimoine, il propose aussi des méthodes et outils d'assistance à la conception.
Ce stage de recherche s'intègre dans le cadre d'un travail de thèse, mené par Mohamed-Anis Gallas, qui essaye de dépasser la complexité liée à l'intégration des ambiances lumineuses dés les premières phases de conception en proposant une méthode/un outil d'aide à la conception (Daylightgen). L'intitulé du stage était «Identification et classification des ambiances lumineuses en milieu architectural ». Mon travail consiste à identifier des classes d'ambiances lumineuses dans le milieu architectural et à définir les paramètres les caractérisant. Par la suite, je dois évaluer la validité de cette caractérisation en utilisant un modèle paramétrique d'un espace architectural lié à un outil de simulation et à un moteur génératif. Au fil de l'avancement du stage, le sujet a évolué.
La lumière naturelle et l'éclairage naturel permettent aux êtres humains de ressentir le temps qui passe, les saisons et les heures de la journée. Les différentes fluctuations de la lumière sont stimulantes pour le cerveau et permettent de réduire la sensation de fatigue et de relaxer les usagers du bâtiment. C'est pourquoi, il est important pour les architectes de tenir compte de la lumière naturelle au plus tôt, dès les phases amont de la conception du projet. La lumière doit être pensée selon les effets qu'elle produira, les usages de l'espace qu'elle éclairera, les éléments qu'elle viendra mettre en valeur ou au contraire dissimuler. Pour identifier les différentes classes d'ambiance, il faut se demander, par exemple, si la lumière aura pour seule fonction d'éclairer. Lorsque les concepteurs débutent un projet, ils se posent certaines questions comme: Que doit-on éclairer ? Que produira la lumière au niveau du ressenti des usagers ? Sera-t-elle en quantité suffisante ?
Comment l'architecte peut-il choisir de manière intuitive l'effet qu'il imagine ou qu'il vient d'esquisser? Afin d'obtenir des solutions répondant au mieux aux attentes du concepteur, il est nécessaire de bien comprendre les ébauches d'idées qu'il a au moment où il veut se servir de l'outil proposé. Dans un premier temps, nous ferons un état de l'art permettant de développer brièvement les grandes lignes du travail de Mohamed Anis Gallas, de l'un des travaux de Mudri (Mudri, 1995) qui montre le lien entre l'appréciation de l'éclairement d'un lieu par le ressenti des usagers ou par la volonté initiale de l'architecte et les données quantitatives obtenues par des mesures physiques dans ces lieux. Nous évoquerons aussi le travail de Salma Chaabouni (Chaabouni, 2011) avec son outil Day@mbiance utile pour la référenciation des images. Enfin, nous nous intéresserons aux différentes méthodes existantes servant à classer et à donner des pondérations aux images. Nous terminerons par présenter quelques outils de simulation d'éclairage et nous nous situerons dans le travail de thèse de M. A. Gallas.
Nous avons structuré la présentation de notre recherche en trois parties. Après une introduction générale qui présente le contexte de la recherche, la problématique et le plan, nous allons tout d'abord réaliser un état de l'art sur l'identification et la caractérisation des ambiances lumineuses. Cette partie est divisée en deux chapitres, le premier présente des travaux qui ont permis de mieux définir certaines ambiances lumineuses et d'étudier les paramètres qui entrent dans la composition de l'ambiance. Dans le deuxième chapitre, nous présenterons des outils et des recherches concernant la génération d'ambiances lumineuses sous forme d'images 3D qui permettent au concepteur de visualiser son idée initiale. Les outils sont aussi capables de proposer des solutions quantitatives et qualitatives en fonction des intentions déclarées du concepteur. Dans une deuxième partie, nous verrons comment les différentes ambiances lumineuses ont été repérées, classées et définies. Les ambiances lumineuses étaient alors nommées classes d'ambiances. Ensuite, des définitions leur ont été données puis très vite la notion de classe d'ambiance a atteint ses limites. Dans une troisième partie, nous verrons pourquoi la notion de classe était trop restrictive pour identifier une ambiance lumineuse et comment la notion de patron a semblé être plus pertinente. Pour finir, nous concluons notre travail de recherche de façon générale et nous présentons les perspectives futures de travail.