Dr Marta Benedetti: contrôle d'éclairage intégrant effets non visuels

L'utilisation de la lumière du jour dans les bâtiments contribue de manière importante aux économies d'énergie en réduisant l'utilisation de l'éclairage électrique et du chauffage des locaux. En même temps, elle a un impact sur les fonctions biologiques et sur le bien-être sur l'humain. En effet, la lumière ne permet pas seulement la vision, mais elle a également des effets non-visuels sur la physiologie humaine : par exemple, la lumière est le principal repère temporel pour l'entraînement circadien des rythmes biologiques à l'heure environnementale de 24 heures.

La thèse de Marta Benedetti se concentre sur deux aspects : le contrôle automatisé de l'éclairage naturel dans les bâtiments, et l'examen de son impact sur les fonctions non visuelles dans une étude de bureau semi-réaliste. Les hypothèses générales de cette thèse étaient qu'une stratégie comprenant un contrôle automatisé de l'éclairage intérieur en fonction de la lumière du jour, combiné à une conception avancée de la salle par rapport à l'éclairage naturel, est bénéfique pour les fonctions non visuelles, c'est à dire qu'il est possible de maintenir un confort visuel sain en même temps qu'une faible demande en énergie électrique. Les principaux objectifs de ce travail étaient les suivants: 1) mettre en place un contrôleur automatisé pour l'intégration de la lumière du jour et de l'éclairage électrique ; 2) tester ses effets sur les rythmes circadiens, les performances cognitives et le confort visuel dans une étude avec de jeunes participants, et 3) évaluer son impact sur la demande en énergie. Pour atteindre le premier objectif, un contrôleur automatisé pour les stores vénitiens et l'éclairage électrique a été conçu pour fournir des conditions d'éclairage intérieur optimales suivant des niveaux cibles dynamiques d'éclairement prédéfinis. Le contrôleur est basé sur l'évaluation en temps réel des conditions d'éclairage par des capteurs de vision à haute gamme dynamique placés à côté du bureau, au niveau des yeux. Ensuite, le contrôleur a été mis en œuvre dans une salle de bureau bien éclairée (salle de test) et comparé à une salle de référence correspondant à un espace de travail standard sans contrôle automatisé. Au total, 34 jeunes participants ont passé cinq jours consécutifs (8h/jour pendant les heures normales de bureau) dans chacune des deux pièces. Les conditions d'éclairage dans la pièce ont été contrôlées en permanence et les expositions individuelles à la lumière ont été enregistrées par des dispositifs portables. Plusieurs mesures de résultats physiologiques (heures de sommeil/éveil, concentrations hormonales salivaires, températures de la peau) ont été obtenues. Simultanément, les performances cognitives (sur des tâches informatiques auditives), ainsi que le confort et le bien-être subjectifs ont été évalués à plusieurs reprises. Les résultats ont montré que l'éclairement vertical était significativement plus élevé dans la pièce testée que dans la pièce de référence, en particulier le matin et jusqu'au début de l'après-midi, alors que le confort visuel était toujours assuré. L'éclairement plus élevé dans la première partie de la journée a entraîné une accumulation plus rapide de la dose de lumière quotidienne : 50 % de l'éclairement maximal accumulé a été atteint en moyenne 50 minutes plus tôt dans la pièce test que dans la pièce de référence. Parallèlement à l'augmentation de l'éclairement, la synchronisation des rythmes circadiens (évaluée par le début de la sécrétion de mélatonine et la perte de chaleur périphérique par la peau) était avancée d'environ 20 à 30 minutes dans la pièce test. Par ailleurs, les participants ont globalement obtenu de meilleurs résultats dans la pièce de référence, surtout en été. La demande totale d'électricité pour le chauffage et l'éclairage a diminué de 9,6 % dans la salle d'essai par rapport à la salle de référence. En résumé, ces résultats indiquent que la stratégie d'éclairage a eu des effets d'avancement de phase sur les rythmes circadiens, ce qui pourrait constituer un traitement utile et réel des troubles circadiens du sommeil et de l'éveil devenus plus fréquents chez les jeunes adultes de nos jours. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour établir l'éclairage optimal pour les performances cognitives à travers les différentes saisons.