A l’occasion du solstice d’été, jour le plus long de l’année, VELUX, spécialiste de l’entrée de lumière naturelle par le toit, fait le point.

Régulateur de notre horloge biologique

Notre rythme de vie quotidien, dit rythme circadien, s’organise autour des phénomènes biologiques qui se répètent à intervalles réguliers, généralement toutes les 24h. La lumière naturelle est le principal facteur de régulation de ce rythme. En effet, captée via la rétine de l’œil, elle accède à notre cerveau permettant la sécrétion de certaines hormones : le cortisol, l’hormone du stress positif qui mobilise nos énergies tout au long de la journée, la sérotonine, agissant en tant que neurotransmetteur pour réguler l’humeur, l’appétit et le sommeil, et la mélatonine, l’hormone qui facilite l’endormissement.

Boosteur de vitalité

68 % des personnes interrogées dans le cadre de l’enquête YouGov pour VELUX considèrent que la lumière naturelle a un effet bénéfique sur leur humeur. Ils ont raison ! La lumière naturelle est l’un des facteurs clés de notre bonne santé mentale. Diffusée en abondance, elle agit sur l’ambiance de la maison et encourage les relations positives entre les individus, participant aussi au maintien d’un climat intérieur sain. A contrario, comme l’ont démontré de nombreuses études, le manque de lumière peut être à l’origine de nombreux phénomènes néfastes : mal-être, fatigue psychologique, stress, mauvaise humeur, susceptibilité, dépression saisonnière, etc.

Facteur de productivité, au travail comme à l’école

Selon plusieurs études, l’apport suffisant de lumière naturelle, a fortiori lorsque celle-ci est couplée avec une bonne ventilation de l’espace, joue un rôle prépondérant sur nos capacités cognitives et de concentration, tant sur notre lieu de travail qu’en classe. En effet, toujours selon l’enquête de YouGov pour VELUX, 63 % des personnes interrogées estiment que la lumière du jour influence leur productivité. Et dans le cadre scolaire, les écoliers disposant d’une lumière naturelle abondante présentent de meilleurs résultats scolaires, des absences maladies réduites et une capacité d’apprentissage supérieure.

Nos besoins journaliers en termes de lumière

La quantité de lumière dont nous avons besoin pour notre système visuel est bien moins importante que celle que requiert notre système circadien. Ainsi, un niveau d’éclairage intérieur, de l’ordre de 300 à 500 lux, est assez confortable pour réaliser la majorité des tâches visuelles mais insuffisant pour assurer la bonne régulation de notre horloge biologique circadienne. Selon le Baromètre de l’Habitat Sain VELUX 2016, 72 % des Français ont recours à l’éclairage artificiel pendant la journée en raison de l’insuffisance de lumière naturelle.

Faire entrer le maximum de lumière naturelle chez soi

Selon certains experts, près de 30 % de la population mondiale souffre de différents niveaux de troubles saisonniers de type TAS, majoritairement causés par le manque d’exposition à la lumière en automne et en hiver. 

Aujourd’hui plus que jamais, alors que nous passons la plupart de nos journées dans des endroits confinés, entre travail, transport et domicile et qu’il n’est pas toujours possible de s’accorder une sortie en plein air d’au moins 30 minutes par jour comme le conseillent les spécialistes santé, apporter une quantité suffisante de rayons lumineux naturels et recréer les conditions extérieures à l’intérieur de nos habitations devient un enjeu majeur. Les professionnels du bâtiment et les cabinets d’architectes, de plus en plus engagés dans la conception de bâtiments sains, s’y attèlent. Beaucoup d’entre eux s’inspirent des pays scandinaves qui ont très vite compris les bénéfices d’un habitat « dedans dehors » qui fait entrer à l’intérieur la lumière naturelle et la nature environnante, améliorant ainsi la santé physique et mentale de ses occupants.

Intégrer l’entrée de lumière dès la conception des bâtiments

Les ouvertures jouent un rôle fondamental dans l’agencement intérieur pour faire passer la lumière, structurer et alléger les espaces. Parmi les différents facteurs qui contribuent à la création d’un espace confortable et agréable à vivre, l’apport en lumière naturelle joue un rôle clé dans l’aménagement et le design d’une pièce : gain d’espace perçu, meilleure structuration de l’espace de vie, mise en valeur du mobilier, etc. Avantages auxquels s’ajoutent des économies d’énergie (apports solaires) et des effets bénéfiques pour le moral et la concentration. Bien plus qu’un toit, la maison est avant tout un lieu de vie, de partage et de convivialité où l’on aime à se retrouver en famille ou entre amis, raison pour laquelle on mettra plus volontiers l’accent sur un éclairage naturel dans les zones de partage de type îlot central de cuisine, table à manger, coin salon… La lumière diffusée en abondance permet aussi un meilleur climat intérieur. Au-delà de son indicateur de meilleure visibilité, elle agit sur l’ambiance et encourage les relations positives entre individus. La recherche de lumière naturelle est donc une quête permanente qui oriente la conception des bâtiments et de nos espaces, d’où l’importance du choix des ouvertures pour éclairer correctement les pièces qu’elles desservent.

Voici les principales questions débattues par plus de 500 architectes, chercheurs et professionnels du bâtiment présents à Paris à l’occasion du Daylight Symposium et du Healthy Buildings Day, organisés par le Groupe VELUX. Ces rencontres constituent le premier événement au monde consacré à l’importance de la lumière naturelle dans les bâtiments et au rôle fondamental que pourrait jouer aujourd'hui la conception de bâtiments sains dans l’industrie de la construction.

Dévoilé à l’occasion du Healthy Buildings Day, le Baromètre de l’Habitat Sain 2019 a mis en évidence l’état préoccupant du parc de logements actuel. Ainsi, un tiers des enfants en Europe vit dans des « bâtiments malsains », caractérisés par la présence d’humidité, le manque de luminosité, le bruit et le froid. « L’état de votre santé reflète l’état de votre logement. C’est aussi simple que cela », a déclaré Joseph Allen, professeur à l’Université de Harvard, initiateur des « Neuf fondements d’un bâtiment sain », mis au point dans le cadre du Programme « Healthy Buildings » qu’il dirige à Harvard (Département de Santé environnementale).

Des possibilités de conception infinies

Pour répondre à cet enjeu, des architectes issus d’horizons professionnels et de zones géographiques divers ont souligné la place qu’ils accordent à la santé et au confort lors du processus de conception, toujours en accord avec les besoins et les modes de vie des habitants. Car des solutions existent. Vincent Le Garrec et son agence Nomade Architectes en ont apporté la preuve en présentant des projets de logements, d’écoles et de bâtiments publics dans lesquels la lumière naturelle est au cœur de la conception.

Nicolas Michelin, fondateur de l’agence d’architecture et d’urbanisme ANMA, s’est quant à lui penché sur les relations qu’entretiennent la lumière naturelle et la conception architecturale, à travers différentes réalisations témoignant d’une capacité à se réinventer sans cesse en fonction du contexte de chaque opération. « La lumière en architecture, c’est l’architecture révélée, c’est ce qui la fait exister par contraste. C’est ce qui permet à l’ombre de s’affirmer et à nos yeux d’apprécier les volumes », a-t-il indiqué. Qu’elle soit au cœur du projet pour la couverture des Arènes de Nîmes et la construction de l’Ecole d’Art de Limoges, qu’elle participe à la haute qualité d’usage des réhabilitations du théâtre de Chatenay-Malabry et de la bibliothèque universitaire de Strasbourg, qu’elle se colore et donne âme à la galerie ARTEM à Nancy ou qu’elle permette de nouvelles typologies de logements avec les atriums de Bordeaux, la lumière naturelle joue un rôle central dans la production de l’architecte depuis les années 1990.

Passer du cas particulier au cas général et encourager un déploiement à grande échelle

Parallèlement, des constructeurs et promoteurs immobiliers d’Amérique du Nord et d’Europe ont présenté des projets de conception de logements à forte valeur ajoutée pour les propriétaires grâce auxquels ils ont su dynamiser leur croissance, tout en se pliant aux exigences de construction actuelles et aux différents systèmes de certification.

Great Gulf a ainsi imposé son leadership sur le marché canadien de l’habitat en étant le premier à avoir appliqué les principes de conception de bâtiments sains. Le promoteur est parvenu à conjuguer la protection de l’environnement et la préservation des ressources naturelles pour améliorer le confort des personnes qui vivent ou travaillent dans ses bâtiments. « La question n’est plus de savoir si les propriétaires de logements y sont favorables, mais comment nous pouvons faire de ces bâtiments sains des réussites commerciales, et faire en sorte qu’ils deviennent abordables à tous », a déclaré Tad Putyra, Président de Great Gulf Low Rise.

Morten Chrone de HusCompagniet, qui a construit plus de 20 000 maisons individuelles au Danemark, en Suède et en Allemagne, confirme que l’enjeu est d’abord économique : « L’habitabilité, le confort et le bien-être sont devenus des paramètres indispensables pour la plupart des propriétaires auxquels nous parlons, lorsque nous engageons le dialogue avec eux sur la maison de leurs rêves. A cet égard, ils mentionnent souvent la qualité de la lumière naturelle ainsi que des espaces de vie sains. Mais ils sont nombreux à considérer que de tels atouts dépassent largement leur budget. Ils sont pourtant agréablement surpris lorsque nous abordons la question du prix. »

Proposer une approche qui a du sens pour l’utilisateur

Pour les occupants, les bénéfices d’un bâtiment sain sont importants et immédiatement tangibles. Une famille canadienne, passée d’une maison traditionnelle à une maison conçue selon les principes de l’« Active House », label de bâtiments durables destiné à créer des logements plus sains, plus confortables et respectueux de l’environnement, a vu sa vie transformée après six mois dans leur nouveau logement. « Outre la lumière, l’air frais nous a changé la vie. Je dors mieux, je me sens en meilleure forme, a indiqué le père de famille, Russell Ibbotson à l’issue de cette expérience.

Pour plus d’informations, consultez https://www.velux.com/veluxdaysinparis

En anticipation de cette réglementation, la société VELUX France, engagée de longue date en faveur de la santé dans les bâtiments, a mis en place au printemps 2016 une expérience originale : un programme de suivi de la qualité de l’air intérieur d’une école maternelle de la Manche, en partenariat pluridisciplinaire avec la Mairie de la commune, le cabinet MEDIECO Conseil & Formation, expert des enjeux de santé dans le bâtiment, et le cabinet CompoSite Architectes.

À l’heure où les classes sont particulièrement confinées, en cette période hivernale, l’expérience fait valoir les bienfaits d’une ventilation naturelle efficace pour contrer les pics de pollution dus aux composés organiques volatils (COV) accumulés pendant la nuit et aux concentrations de CO₂ liées à la présence des enfants. Les résultats de ces mesures, au bénéfice de la santé et des performances scolaires des écoliers, peuvent servir de source d’inspiration pour toutes les communes concernées par les actions de surveillance et d’amélioration de la QAI.

Une démarche volontaire d’amélioration du cadre de vie scolaire

En 2015, la Mairie de Marcey-les-Grèves (Manche) a réalisé des travaux d’extension au sein de son école maternelle. Le cabinet CompoSite Architectes a imaginé un concept architectural avec entrée de lumière zénithale permettant d’offrir une source de lumière diffuse et une meilleure circulation de l’air, avec l’installation de fenêtres de toit VELUX. À la suite de ces travaux, VELUX France a pris contact avec le maire de la commune pour lui proposer la mise en place d’un projet d’analyse de la qualité de l’air dans l’école maternelle.

Cette démarche répondait à un double objectif :

• Pour VELUX : démontrer les bénéfices de la ventilation naturelle en complément de la ventilation mécanique, dans un esprit de retour d’expérience scientifique sur ses nouvelles fenêtres de toit à ouverture motorisée et programmable mises en situation dans une école ;

Pour la commune : anticiper les dispositions du décret du 17 août 2015 qui oblige les collectivités et municipalités à évaluer les moyens d’aération et de ventilation des établissements scolaires et à remplir un programme d’actions de prévention.

Un expert de la santé pour piloter le programme d’évaluation de la qualité de l’air dans l’école

Pour piloter le programme et obtenir une analyse en toute fiabilité et neutralité, VELUX a fait appel à l’expertise du Docteur Suzanne Déoux du cabinet MEDIECO Conseil & Formation, société d’écologie médicale pionnière en matière de santé environnementale.

L’expérience de Marcey-les-Grèves : une source d’inspiration pour d’autres bâtiments scolaires en France

L’école maternelle de Marcey a été l’une des premières écoles à anticiper le décret, avec à la clé des résultats prometteurs.

Une étude menée en France par l’UPMC (Université Pierre-et-Marie-Curie) / INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale)*, a révélé que l’importance de la surface vitrée**d’une salle de classe a un impact majeur sur les performances des élèves. Les scientifiques en ont conclu que les élèves travaillant dans des salles dotées de plus grandes fenêtres obtenaient des résultats 15% supérieurs aux tests de mathématiques et de logique, en raison de l’abondance de lumière naturelle et d’un sentiment « de confinement » réduit.

* Département Épidémiologie des Maladies Allergiques et Respiratoires (EPAR) et IPLESP (Institut Pierre Louis d'Epidémiologie et de Santé Publique). L’étude portait sur 2 837 enfants (âgés de 9 à 12 ans), dans 148 salles de classe de 54 écoles à travers l’Europe. Tous les enfants ont passé les mêmes tests de mathématiques et de logique au début de leur journée de classe.

**déterminée par le ratio entre la surface des vitrages et la surface au sol

Les chercheurs ont par ailleurs constaté que dans des salles de classe possédant un pourcentage plus élevé de fenêtres orientées au sud et équipées de protections solaires adaptées pour éviter l’éblouissement, les élèves obtenaient de meilleurs résultats aux tests.

Cas pratique

Au Danemark, le Groupe VELUX a mené des recherches dans le cadre du projet de rénovation de l’école Endrup située à Fredensborg, dans l’est du pays. L’installation de fenêtres de toit dans toutes les salles de classe de cette école maternelle a permis d’améliorer d’un facteur 5 les conditions visuelles des enfants – en faisant passer le facteur de lumière du jour* des salles de classe de 1,1% à 5,7%. Par ailleurs, l’amélioration du confort visuel a permis, entre janvier et juin 2015, de réduire de 55% le recours à l’éclairage artificiel dans les salles rénovées, pendant les journées de travail.

*Le Facteur de Lumière du Jour – ou FLJ – est un indicateur exprimé en % permettant d’évaluer la capacité d’un bâtiment à laisser passer la lumière extérieure. Le référentiel HQE tertiaire préconise un minimum de 2,5% pour assurer un confort visuel correct dans les bureaux et salles de classe.

Pour en savoir plus, l’étude de l’UPMC/INSERM (EPAR IPLESP), Impact of Lighting on School Performance in European Classrooms (Impact de la lumière naturelle sur les performances scolaires dans les salles de classe en Europe) est accessible via ce lien :

http://www.velux.com/article/2016/daylight-boosts-academic-performance

À propos de l’étude européenne

L’impact de la lumière naturelle sur les performances scolaires dans les salles de classe a été démontré dans le cadre d’un projet annexe au projet SINPHONIE, l’Observatoire européen de la qualité de l’air intérieur et de la santé dans les écoles, un ambitieux projet portant sur l’environnement, la santé, les transports et le changement climatique, avec l’objectif final d’améliorer la qualité de l’air intérieur dans les écoles et les crèches. Ce projet est financé par la DG Sanco de la Commission européenne. 36 instituts, qui interviennent dans les domaines de l’environnement et de la santé et représentent 25 pays, participent au projet SINPHONIE, afin d’atteindre le but prioritaire régional III du Plan d’action pour l’environnement et la santé des enfants en Europe : réduire et prévenir les affections respiratoires en lien avec la pollution de l’air, intérieur et extérieur.

• L’être humain passe 90 % de son temps à l’intérieur des bâtiments.
• Pendant la période scolaire, les enfants peuvent passer jusqu'à un tiers de leur temps dans les bâtiments des écoles, y compris les crèches.²
• 87 % des écoles européennes dans lesquelles des analyses ont été conduites ont des niveaux de CO2 supérieurs à ceux recommandés par les autorités de santé.³

La capacité d’apprentissage des enfants est améliorée de 15 % dans les écoles dont l’air intérieur est sain.⁴

Une capacité d’apprentissage améliorée de 15 % dans les écoles avec un air intérieur sain

Dans les bâtiments, les substances polluantes sont nombreuses. Elles sont liées à notre environnement intérieur, aux produits d’entretien et au CO2 émis lorsque nous respirons.Une récente étude du Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, menée dans plusieurs pays européens révèle que le niveau de CO2 présent dans 87 % des écoles étudiées est supérieur aux niveaux recommandés³ en Europe. Les scientifiques ont tiré la sonnette d’alarme, car une concentration élevée de CO2 induit une mauvaise qualité de l'air qui peut avoir un effet nocif sur les capacités d’apprentissage des élèves, mais aussi sur leur santé : maux de tête, vertiges, manifestations allergiques, asthme.

Il est primordial que les écoliers puissent bénéficier d’une qualité de l’air correcte, ces derniers étant particulièrement vulnérables : proportionnellement à leur masse corporelle, les enfants respirent presque deux fois plus qu’un adulte et leurs alvéoles pulmonaires sont en plein développement. Plus l’enfant est jeune, plus il sera vulnérable à la qualité de l’air qu’il respire !

Aération intelligente des établissements scolaires, les solutions existent

Pour répondre aux enjeux de l’amélioration de la qualité de l’air intérieur, le Groupe VELUX met son innovation et ses produits au service des particuliers comme des collectivités et municipalités. Ainsi, la dernière gamme de fenêtres motorisées VELUX INTEGRA^® aère les bâtiments de façon contrôlée et séquencée, à partir de programmes d’ouverture et de fermeture personnalisables, permettant le renouvellement rapide et efficace de l’air des espaces de vie et de travail. Par exemple, le programme “Ventilation” permet d’ouvrir les fenêtres automatiquement, et de les refermer quinze minutes plus tard. Très utile le matin, avant que les élèves ne rentrent en classe. En complément de l’aération matinale, le programme “Qualité de l’air” laisse passer un léger flux d’air dans le bâtiment plusieurs fois par jour. Et aucun risque quant à la météo : la fenêtre se referme toute seule en cas de pluie grâce à un détecteur.

Cas concret : étude réalisée par le Groupe VELUX dans le cadre d’une rénovation d’école primaire à Langebjerg, près de Copenhague, au Danemark

L’objectif de cette étude était de comparer la qualité de l’air intérieur des salles de classes rénovées avec celle des salles ne l’étant pas encore. Ces travaux avaient pour but d’améliorer les conditions d’éclairage naturel et de qualité d’air grâce à la mise en place d’une aération intelligente par ouverture automatisée des fenêtres de toit⁵.

Des mesures de qualité d’air ont été réalisées simultanément dans les classes non rénovées (ouverture manuelle des fenêtres à une fréquence fixe), et dans les classes rénovées (ouverture automatique des nouvelles fenêtres de toit installées, sous la commande d’un capteur de CO2). Les niveaux de qualité d’air mesurés tout au long de l’année ont ainsi été enregistrés pour apprécier l’effet du pilotage automatique de la ventilation naturelle.

Les résultats montrent une forte réduction du confinement dans les classes rénovées, avec un taux de CO2 toujours inférieur au seuil de 1000 ppm (à partir duquel l’attention se trouve altérée⁶), là où les autres salles dépassent fréquemment 1500 ppm.

^{1 - Chiffres éducation nationale http://www.education.gouv.fr/cid195/les-chiffres-cles.html}

^{2 - Les conséquences respiratoires et allergiques de l’exposition des jeunes enfants aux polluants de l’intérieur des locaux, Isabella ANNESI-MAESANO – INSERM – Présentation effectuée lors des Défis Bâtiment Santé 2014 http://www.defisbatimentsante.fr/wp-content/uploads/2014/05/10_ANNESI-MAESANO_V_Internet.pdf}

^{3 - Study by Fraunhofer–Institut für Bauphysik, “Towards an identification of European indoor environment’s impact on health and performance”, December 2014, http://www.ibp.fraunhofer.de/content/dam/ibp/de/documents/Presseinformationen/Velux-Prestudy_WhitePaper_141205_amended.pdf}

^{4 - Wargocki and Wyon (2007) - The effects of moderately raised classroom temperatures and classroom ventilation rate on the performance of schoolwork by children [RP-1257], HAVC&R Research, 13[2], 193-220.}

^{5 - En complément du système de ventilation mécanique déjà installé à l’origine.}

^{6 - Satish et al., 2012}