Lanterneaux industriels: quelles contraintes?

Les lanterneaux sont une solution intéressante pour les locaux industriels. Ils permettent d'éclairer de grands halls à la lumière du jour de manière efficace et peu coûteuse. Toutefois, en raison d'exigences de plus en plus strictes en termes de performance thermique et de sécurité incendie, entre autres, les fabricants de lanterneaux sont aujourd'hui confrontés à des défis majeurs. Quelles solutions proposent-ils?

INSTALLATIONS QUI LAISSENT ENTRER LA LUMIÈRE NATURELLE

L'impact de la lumière du jour dans un environnement de travail ne peut être sous-estimé. Elle a un effet positif sur la productivité, l'humeur et le bien-être des employés. L'éclairage naturel peut également réduire les coûts d'éclairage. La lumière du jour peut réduire considérablement le besoin d'éclairage artificiel et parfois même le remplacer complètement pendant la journée.

Elle est donc intéressante non seulement pour les grands halls de production où l'activité humaine est importante, mais aussi pour les zones de stockage où il n'y a généralement que quelques employés au travail.

L'offre de lanterneaux est aujourd'hui relativement large, et il existe des solutions de tailles et de conceptions diverses, tant pour le marché privé que pour le marché industriel. La principale distinction est celle qui existe entre les lanterneaux plats - généralement en verre - et les puits de lumière courbes ou coupoles en plastique.

Les lanterneaux sont considérés comme une structure de séparation transparente avec une valeur U maximale de 2,0 W/m²K et une valeur Utp maximale de 1,4 W/m²K

DÉFIS

Ponts thermiques

Dans les bâtiments industriels, l'attention portée à la performance thermique et aux exigences PEB est généralement limitée. En effet, la principale priorité reste de trouver une solution qui offre le plus de fonctionnalités au meilleur prix.

Néanmoins, la performance thermique joue un rôle; les normes requises doivent également être respectées pour les bâtiments industriels. Bien que les lanterneaux ne soient pas explicitement mentionnés dans les exigences actuelles du PEB, ils sont considérés comme une construction de cloison transparente, autre que le verre, avec une valeur U maximale de 2,0 W/m²K et une valeur Utp maximale de 1,4 W/m²K dans le secteur industriel.

En outre, l'argument financier est lié au coût énergétique du chauffage d'un bâtiment. Le prix d'une fenêtre de toit bien isolée doit être mis en balance avec les économies d'énergie qu'elle permet de réaliser.

Néanmoins, un lanterneau peut contribuer à améliorer le score EPB d'un bâtiment. Par exemple, on peut s'attendre à une pénétration moindre de la lumière du soleil avec des lanterneaux orientés vers le nord. Les lanterneaux qui reçoivent beaucoup de lumière solaire directe sont combinés avec un vitrage résistant à la chaleur. Cela contribue à améliorer le climat intérieur.

Le plus grand défi ne réside pas dans le produit mais dans son exécution

Cependant, le plus grand défi ne réside pas seulement dans le vitrage et le produit - de nombreux fabricants proposent des solutions qui répondent aux exigences actuelles - mais dans l'exécution, en particulier le raccordement à la bordure de toit et l'exécution de la bordure de toit elle-même. Trop souvent, le raccordement de la bordure et de la lucarne ne se fait pas correctement, ou les profilés (en aluminium) ne sont pas suffisamment isolés, ce qui crée un pont thermique.

Il existe également des lanterneaux dont les profilés sont fabriqués dans un matériau composite spécial à faible conductivité thermique (0,3 W/mK). Ce matériau a également un coefficient de dilatation thermique plus faible, mais il est moins résistant que l'aluminium, ce qui limite sa largeur et fait qu'il n'est disponible que dans des dimensions standard.

Si des lanterneaux en plastique sont utilisés, il est important de noter que la valeur U maximale autorisée peut être plus élevée que pour les lanterneaux en verre. Par exemple, la valeur U maximale pour les lanterneaux en plastique est de 2,0 W/m²K, alors qu'elle peut être inférieure pour les lanterneaux en verre, par exemple 1,4 W/m²K. Il est donc essentiel de tenir compte du type de matériau et des valeurs d'isolation correspondantes lors du choix des lanterneaux.

Un lanterneaux n'est pas juste une fenêtre de toit

Bien qu'il n'existe pas de cadre normatif immédiat pour les lanterneaux, certains éléments doivent respecter les règles nécessaires. Par exemple, les dispositions correctes concernant la déflexion sont effectivement prises en compte, avec des calculs concernant la statique. Cette nécessité est confirmée par la réalité: les installateurs sont confrontés à des lanterneaux qui sont conçus comme des vitrages verticaux et qui sont donc fixés à l'aide de lattes de vitrage à l'intérieur ou à l'extérieur. C'est absolument évitable: dans le cas de parcloses à l'intérieur, le verre peut se détacher du cadre au fil du temps. Avec des parcloses à l'extérieur, vous favorisez les infiltrations et vous obtenez une fenêtre de toit qui n'est ni étanche, ni anti-effraction.

Évacuation des fumées et de la chaleur

Dans les bâtiments industriels, l'évacuation des fumées et de la chaleur doit être assurée sur au moins 3% de la surface au sol (pour les compartiments coupe-feu ≤ 2.000 m²).

Des sections d'ouverture spéciales répondant à toutes les exigences des systèmes de désenfumage peuvent être intégrées à cette fin dans les lanterneaux vitrés.

Dans les lanterneaux courbes, l'intégration d'un système de désenfumage est généralement moins évidente. Parfois, un système de désenfumage plat et séparé est installé à l'extrémité du lanterneau - une intervention performante et économique, mais peu esthétique.

En revanche, il existe des systèmes intégrés plus attrayants qui peuvent être positionnés librement, ainsi que des parties ouvrantes pour l'évacuation des fumées et de la chaleur qui font partie du lanterneau lui-même et sont donc très bien intégrées sur le plan esthétique.

Lanterneaux plats

Les lanterneaux plats offrent une solution classique. Dès le 19e siècle, les bâtiments industriels étaient équipés de toits en sheds ou en verrières inclinées. Aujourd'hui encore, ces toits conservent un certain attrait, bien qu'ils soient aujourd'hui davantage utilisés dans les immeubles d'habitation et de bureaux que dans les bâtiments industriels proprement dits. En raison du prix relativement élevé de ces lanterneaux, leur application dans la construction industrielle se limite principalement à des projets de prestige et à la rénovation de toits en sheds existants.

Toutefois, le coût d'investissement élevé est compensé par un certain nombre d'avantages. Les lanterneaux plats offrent une solution durable avec de bonnes performances thermiques - de nombreux systèmes atteignent déjà une valeur Uw de 1,0 W/m²K et offrent un large éventail d'options fonctionnelles et esthétiques.

Le verre

Les lanterneaux plats sont généralement construits en verre, et la plupart des fabricants proposent un double vitrage en standard. Des alternatives telles que le triple vitrage avec une valeur U_g très basse (0,5 à 0,9 W/m²K) ou un vitrage avec une meilleure protection solaire sont également possibles.

Toutefois, comme il s'agit de lanterneaux, les exigences de sécurité nécessaires s'appliquent: la vitre intérieure doit être une feuille de verre feuilleté de l'épaisseur appropriée.

DIMENSIONS

En principe, la longueur du lanterneau est illimitée. Cependant, comme des longueurs de plusieurs dizaines de mètres sont souvent réalisées, il faut tenir compte du coefficient de dilatation thermique des matériaux, en particulier des profilés. Généralement, un joint de dilatation est prévu à cet effet entre les différents profilés.

Les possibilités sont également nombreuses en termes de largeur ou de portée, bien que les possibilités théoriques dépassent ce qui est réalisable en pratique. Des ponts jusqu'à 4 m sont tout à fait réalisables. Si l'on veut aller plus loin, les vitres peuvent être couplées dos à dos. Les grandes portées sont plus coûteuses en termes d'installation et de garanties; plus la vitre est grande, plus le coût en cas de dommage est élevé. Dans la mesure du possible, le lanterneau est donc divisé en panneaux de verre plus petits et de dimensions raisonnables.

La priorité absolue reste de trouver une solution qui offre le plus de fonctionnalité au meilleur prix

Lanterneaux en coupole

Le lanterneau en coupole avec des profilés en aluminium et un "vitrage" en plastique est probablement l'option la plus populaire pour les bâtiments industriels aujourd'hui.

En effet, ces lanterneaux offrent une solution économique et garantissent une charge beaucoup plus faible sur la structure du toit, ce qui permet de réaliser rapidement de grandes surfaces. Cependant, le matériau qui les compose n'offre pas d'aussi bonnes performances thermiques et acoustiques et a généralement une durée de vie plus courte que le verre.

POLYCARBONATE

Aujourd'hui, les lanterneaux en coupole sont presque exclusivement fabriqués en polycarbonate multicouche (PC). Pour les applications dans ces lanterneaux, on utilise généralement des feuilles quadri ou multicouches d'une épaisseur de 10 à 16 mm. Une telle feuille peut suffire pour les zones de stockage, mais elle n'est pas suffisante pour répondre aux exigences actuelles du PEB pour les espaces de travail. C'est pourquoi une double construction composée d'une feuille intérieure, d'une cavité d'air et d'une feuille extérieure est couramment utilisée.

Par exemple, une construction de 10 mm de PC + 12 mm de cavité d'air + 16 mm de PC atteint une valeur Ug de 1,01 W/m²K et certains fabricants indiquent même des valeurs U_g inférieures à 1,00 W/m²K.

En outre, le polycarbonate a une résistance limitée aux UV. Il convient donc d'appliquer un film filtrant les UV sur la face extérieure de la feuille extérieure. Ce n'est qu'ainsi que l'on peut garantir une durée de vie de dix ans.

Un autre problème du polycarbonate est son manque d'isolation acoustique. En cas de précipitations, notamment de grêle, le niveau sonore est désagréablement élevé.

DIMENSIONS

Comme pour les lucarnes plates, les lucarnes courbes peuvent être aussi longues que vous le souhaitez. Les plaques de polycarbonate ont une largeur standard de 1.050 mm et la plupart des systèmes fonctionnent donc avec des modules fixes. Selon le fabricant, les plaques ou les coques sont soit accrochées les unes aux autres, soit fixées à l'aide de profilés intermédiaires incurvés. Comme pour les lanterneaux plats, des lanterneaux de plusieurs dizaines de mètres de long peuvent être réalisés de cette manière.
Grâce à leur forme incurvée et à leur construction plus légère, les voûtes en berceau cintré peuvent atteindre des portées de 1 à 8 m, bien que ces dimensions extrêmes soient rares.

Le rayon des tôles courbes dépend de l'épaisseur de la tôle elle-même. Plus la tôle est épaisse, moins elle est pliable. Il convient de veiller tout particulièrement à ne pas soumettre une tôle à une tension trop importante, ce qui pourrait nuire à sa solidité et à sa résistance. Cela peut avoir un effet négatif sur sa résistance et sa résilience. Pour les panneaux de 10 à 16 mm d'épaisseur, on utilise généralement une hauteur de flèche de 1/5 à 1/8.

Là encore, il est important de tenir compte des coefficients de dilatation requis. En cas d'utilisation de profilés en aluminium, il faut prévoir un espace libre d'au moins 10 mm pour chaque feuille. Des joints de dilatation sont prévus à cet effet dans les arcs et les profilés.

En collaboration avec Cintralux, Dynamic Daylight Services, Kingspan, Lamilux, Luxlight et Skylux