Partie A - Efficacité énergétique de l'éclairage · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - AC 2024

Mise en situation

La station UPS du téléphérique Téléo de Toulouse est constituée entre autre:

de la station proprement dite comprenant le système tracteur du téléphérique;

d'un garage atelier de maintenance nécessaire à l'entretien des cabines;

d'un local de distribution HTA (15 à 30 kV), nécessaire à l'alimentation du téléphérique;

d'un local vigie permettant la surveillance, le bon fonctionnement du téléphérique et la sécurité des usagers.

Partie A: comment assurer le confort visuel des utilisateurs du « local vigie » tout en optimisant l'efficacité énergétique de l'éclairage ?

Les obligations du code du travail permettent de s'assurer à la fois de la sécurité et du confort des utilisateurs et des salariés.

Le bureau d'études a opté pour la technologie LED de type SMD (Surface Mounting Device) code 840 utilisant des composants très fins (moins de 1 mm d'épaisseur) montés en surface d'un circuit imprimé. Les LED SMD 840 sont insérées dans quatre luminaires à diffuseur opaque.

Définitions et normes

La répartition lumineuse ou l'uniformité des niveaux d'éclairage qui caractérise les variations du niveau d'éclairement est définie comme étant le rapport entre l'éclairement minimum et l'éclairement moyen observé sur le plan utile:

$$U = \frac{E_{\text{minimum}}}{E_{\text{moyen}}}$$ Selon la norme EN 12464-1, les tâches à concentration intensive nécessitent un indice d'uniformité $U$ au moins égal à 0,6.

L'efficacité lumineuse en $\text{lm}\cdot\text{W}^{-1}$ est définie par:

$$\eta_v = \frac{\text{flux lumineux de la source } \Phi\text{ (lm)}}{\text{puissance consommée (W)}}$$ Actuellement les lampes LED ont une efficacité énergétique maximale de $100\ \text{lm}\cdot\text{W}^{-1}$.

DTS1: réglementation de l'éclairage

Code identifiant le modèle du luminaire:

IRC minimal pour assurer un certain confort: 80. IRC maximal: 100.

L'IRC est souvent indiqué sur les lampes à l'aide d'un code de trois chiffres qui combine l'IRC et la température de couleur. Seul le premier chiffre concerne l'IRC.

Code · IRC

Indice couleurs · Température de couleur

Teinte de lumière

825 · 82 à 85 · 2500K blanc orangé

827 · 82 à 85 · 2700K blanc très chaud

830 · 82 à 85 · 3000K blanc chaud

840 · 82 à 85 · 4000K lumière du jour

930 · 92 à 98 · 3000K blanc chaud

940 · 92 à 98 · 4000K lumière du jour

Éclairements règlementaires ($E_{\text{moy}}$):

Circulation, couloirs: 100 Lux

Bureaux, salles de travail, local vigie: 500 Lux

Courbe de Kruithof:

Elle décrit une zone où les niveaux d'éclairement et les températures de couleur sont considérés comme confortables. Les ambiances en fonction des zones sont les suivantes:

A: Ambiance lumineuse trop chaude

B: Zone de confort

C: Ambiance lumineuse trop froide

L'entrée dans la courbe se fait par la valeur d'éclairement souhaitée et la zone de confort. On en déduit la plage des températures de couleurs possibles.

DTS2: synthèse des résultats de la simulation de l'éclairage du local vigie

Simulation d'éclairage sur le plan utile:

Luminaires Normalit LX34 Luzerna Avant 600x600 4000K, avec LED SMD 840

Luminaire à diffuseur opaque

Hypothèses:

Hauteur pièce (m) · Hauteur montage (m) · Facteur de maintenance · Hauteur plan utile (m)

3,30 · 3,34 · 0,90 · 0,80

Indice d'uniformité:

Indice d'uniformité · $U = E_{\text{min}} / E_{\text{moy}}$

Plan utile · 0,759

Sol · 0,577

Plafond · 0,526

Liste des luminaires:

N° · Quantité · Désignation · $\Phi$ luminaire (lm) · $\Phi$ lampe LED (lm) · Puissance consommée (W)

1 · 4 · Luminaires Normalit LX34 Luzerna Avant 600x600 4000K, LED SMD 840 · 3992 · 5190 · 36,0

Total · 15968 · 20760 · 144,0

Questions A.3 et A.4: Efficacité énergétique de l'éclairage

L'efficacité lumineuse en $\text{lm}\cdot\text{W}^{-1}$ est définie par:$$\eta_v = \frac{\text{flux lumineux de la source }\Phi\text{ (lm)}}{\text{puissance consommée (W)}}$$

A.3

À partir des données du document technique DTS2:

A.4

Actuellement les lampes LED ont une efficacité énergétique maximale de $100\text{ lm}\cdot\text{W}^{-1}$.

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