Un puits de lumière, en architecture, désigne un dispositif qui permet de faire entrer la lumière naturelle du soleil verticalement, depuis le toit en ouverture zénithale (au plafond) ou depuis le mur.
C’est un moyen utilisé depuis des siècles pour éclairer naturellement une pièce en acheminant la lumière (sorte de baie vitrée verticale). Même si au fil des âges les techniques pour utiliser cette lumière et l’acheminer ont beaucoup évoluées.
Le puits de lumière va de la simple “fenêtre de toit plat” verticale au dôme de convergence de lumière qui permet de collecter les rayons du soleil en les faisant converger vers un tube collecteur et un diffuseur prismatique qui permet de diffuser la lumière.
Le conduit de lumière ainsi créé éclaire, mais ne transmet ni la chaleur ni les degrés du soleil.
Il est donc particulièrement utile dans les pièces borgnes dans lesquelles on ne peut pas installer de fenêtre traditionnelle, tout comme dans n'importe quelle autre pièce pour limiter la consommation d’énergie et d’éclairage et optimiser la lumière naturelle.
On appelle aussi le puits de lumière canon de lumière, conduit de lumière, ou lucarne tubulaire.
Ce système d’éclairage naturel permet d’utiliser autrement les pièces obscures de la maison, même sans ouverture visuelle sur l'environnement extérieur.
Ce concept de puits de lumière a été particulièrement développé dans les pays scandinaves et nordiques, pour lutter contre le trouble affectif saisonnier (dépression hivernale) dû au manque de luminosité. La lumière artificielle ne procurant pas un confort ni un bien-être comparable.
Écologiquement parlant, le puits de lumière permet des économies d’énergie substantielles sur l’éclairage, notamment dans les maisons passives ou les bâtiments Haute qualité environnementale (HQE).
Quelle est la différence entre un dôme de toit et un puits de lumière ?
Bien qu’il y ait débat sur la définition exacte du terme puits de lumière, nous incluons dans cette catégorie à la fois les fenêtres de toit zénithales et les collecteurs de lumière avec dôme de toit.
Les fenêtres de toit ne permettent qu’une faible collecte de lumière mais ouvrent au moins partiellement la vue sur l’extérieur et permettent aussi la ventilation de la pièce et une installation à fleur.
Les fenêtres de toit zénithales se retrouvent surtout sur les toits terrasses ou toitures plates, et sont des puits de lumière qui doivent cependant bénéficier d’une exposition bien particulière pour servir à cet effet. Si le toit est mal orienté, la lumière entrera, mais pas forcément longtemps si beaucoup.
Le “vrai” puits de lumière, c'est-à-dire le conduit de lumière qui utilise un dôme de collecte sur le toit ou un mur haut, affiche des performances nettement supérieures, même si ce n'est en rien une fenêtre. Le dôme de taille relativement modeste n’offre aucune vue, n’est pas spécialement esthétique, mais collecte les rayons du soleil, les concentre avec un réflecteur et les réoriente dans un conduit qui va dévier la lumière et d'uniformiser avec des lentilles pour la restituer à un point précis.
Contrairement à la fenêtre de toit verticale, le dôme puits de lumière permet une trajectoire lumineuse non verticale et homogène tout au long de la journée.
Enfin, le puits de lumière avec dôme présente un échange thermique 4 fois plus faible que la majorité des fenêtres de toit verticales. Le confort thermique en été est donc largement supérieur.
Les différents puits de lumière pour votre maison
Les différents types de puits de lumière vont de la prouesse architecturale et verrière ou coupole de toit au conduit lumineux technique mais efficace.
Il existe toute une gamme de puits de lumière selon le projet, le budget, le style, et les performances attendues.
Y compris des puits de lumière pour appartements qui n’ont pas un accès direct à la toiture, avec un puits de lumière dans un mur !
Puits de lumière fixe
C’est le plus basique des puits de lumière. Il s’agit d’une ouverture dans le plafond, qui laisse entrer la lumière mais ne s’ouvre pas. Seul le châssis est ventilé.
On le retrouve souvent dans les greniers, les combles non aménagés , les descentes d’escaliers…
Puits de lumière ouvrable
Ce puits de lumière est ventilé et étanche contre l’humidité, et peut être ouvert. Il peut également présenter au moins partiellement une vue sur l'extérieur. On le retrouve typiquement sur les fenêtres d’angle en plafond, dans les chambres ou les cuisines, salles de bain sous la toiture…
C’est un puits de lumière avec ouverture basculante, manuelle ou automatique (pour se fermer seul en cas de pluie par exemple. Le système d’ouverture permet également d’utiliser ce puits de lumière comme sortie d’urgence.
Il devra être particulièrement sécurisé contre les tentatives d’intrusion avec une serrure de fenêtre par exemple.
Puits de lumière tubulaire
C’est le puits de lumière technique et optique, ou conduit de lumière avec dôme. Il s’installe dans toutes les pièces pour apporter de la lumière naturelle grâce à un réseau de convecteurs et de lentilles.
Le dôme relativement petit se place sur le toit et la descente de lumière (ainsi que son cheminement) se fait sur plusieurs étages. Le conduit est orienté dans la direction voulue.
Puits de lumière sur un toit plat
Le puits de lumière toit plat ou puits de lumière toiture terrasse est souvent en acrylique ou en verre blindé renforcé et feuilleté, dans le cas (rare) ou la toiture supporte un accès piéton.
Dans le cas contraire, ou le toit plat est végétalisé par exemple, le puits de lumière toit plat se rapproche d’une sorte de grande lucarne, avec un dôme ou une fenêtre cintrée en acrylique.
Ce genre de puits est soit ventilé par le châssis, soit ouvrable partiellement par manivelle pour la ventilation ou l’évacuation des fumées par le toit.
Comment créer un puits de lumière chez soi ?
Les puits de lumière sont fabriqués sur mesure. En particulier le conduit lumineux qui fait appel à des technologies optiques et calculs très complexes pour le réglage et le positionnement des réflecteurs et des lentilles.
Quelques versions standard peuvent également être achetées dans les magasins de bricolage. C’est le cas des puits de lumière fixes et des puits de lumière toit plat.
Le conseil et l'expertise d’un bureau d’études techniques est indispensable pour la déclaration de travaux de toiture et pour s’assurer de respecter la réglementation du puits de lumière sur les travaux de modification de toiture, dans le respect du PLU. La taille, l’emplacement, le matériau et le design du puits de lumière devront être validés par la mairie de votre commune.
Les puits de lumière utilisent rarement un vitrage classique en verre, mais plutôt de l’acrylique (polyméthacrylate de méthyle) et du polycarbonate avec des traitements spécifiques pour la sécurité, l’étanchéité et la filtration des UVA, UVB et infrarouges.
Pour faire un puits de lumière tubulaire, il faudra un assemblage de tubes souples en aluminium extrêmement réfléchissant.
Avant de fabriquer un puits de lumière, il faudra bien évidemment faire des calculs d’exposition à l’ensoleillement. Par sa nature, le puits de lumière suppose également une intervention sur la toiture et la structure (charpente). Ce qui peut potentiellement fragiliser le toit. Consultez un spécialiste charpente.
Dimensions d’un puits de lumière
La quantité de lumière naturelle qui pénètre dans la pièce dépend du positionnement de la coupole ou dôme du puits de lumière en toiture.
On détermine l’emplacement selon l’orientation, le chemin le plus court entre le toit et le plafond de la pièce à éclairer, les dimensions, la forme et surtout la hauteur de la pièce, les couleurs et textures des murs, plafond et revêtement de sol, l’emplacement des meubles et décorations…
Autant de détails qui auront un effet sur la configuration du puits de lumière.
Les dimensions standard d’un puits de lumière vont de 40 centimètres carrés à 120 centimètres carrés. Poire des bâtiments industriels ou commerciaux les dimensions peuvent toutefois aller au-delà.
Pour déterminer la dimension du puits, on utilise généralement la règle de 5% ou moins de la surface au sol à éclairer pour les petites pièces, jusqu’à 15% pour les autres.
Il faut également prendre en compte lors du dimensionnement les gains de chaleur à limiter au maximum (utilisez des vitrages à faible consommation d’énergie ou à contrôle solaire).
Vidéo installation puits de lumière par la marque @Vélux
Entretien d’un puits de lumière
La réparation d’un puits de lumière peut s’avérer complexe car ce sont la plupart du temps les lentilles, les accessoires optiques et les dômes de toiture qui subissent des dégâts (intempéries). Il faut alors faire appel au fabricant pour remplacer ces pièces.
Pour éviter les dégâts lors de tempêtes de grêle par exemple, vous pouvez installer un store pour puits de lumière rigide ou un volet Velux puits de lumière.
Le puits de lumière ne demande par ailleurs pas d’entretien particulier, hormis un nettoyage annuel des vitrages entrants et sortants.
Isolation d’un puits de lumière
Les conduits de lumière peuvent nécessiter une isolation particulière dans les régions où les températures descendent régulièrement en dessous de 0°.
Il est conseillé dans ces cas d'isoler le conduit de lumière aussi bien à l’extérieur qu'à l’intérieur même du tube de transmission, pour éviter la condensation sur puits de lumière.
L’été, l’isolation thermique du puits de lumière se fera par pulvérisation sous vide d’ions métalliques projetés sur le substrat d’aluminium (pour créer une surface réfléchissante) ou film collé. Grâce à cela on est capable de limiter en été l’’apport moyen de chaleur à 25 % de l’énergie collectée.
Que lest le prix d'un puits de lumière ?
Le prix d’un kit complet puits de lumière se situe entre 500 et 5000 €. Les modèles hauts de gamme commencent à 3000 €.
Le prix d’un puits de lumière Velux se situe autour de 750 €.
Le prix de pose d’un puits de lumière se situe entre 500 et 3000 €.
Certains puits de lumière sont éligibles au dispositif des Chèques Énergie, à condition de remplir certains critères de performance :
- un taux de transmission lumineuse du tube supérieur ou égal à 95 % pour 1,2 m de longueur
- une résistance thermique de la costière supérieure ou égale à 0.30 (m²K)/W
- le taux de transmission lumineuse doit être établi selon la méthode définie dans le rapport technique de la Commission Internationale de l’Eclairage CIE 173 :2012.