Energie Plus Le Site

Outil d'aide à la décision en efficacité énergétique des bâtiments du secteur tertiaire. Réalisé par Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), site de Louvain-la-Neuve, Université catholique de Louvain, Belgique avec le soutien de la Wallonie.

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Category Archives: Fenêtres

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Limiter les apports solaires [Fenêtres]

Limiter les apports solaires

Les vitrages

Dans les bâtiments tertiaires avec apports internes élevés, il faut limiter les surfaces vitrées au Sud et surtout à l’Ouest, et prendre la lumière naturelle au Nord (dans la limite des possibilités urbanistiques).

Un vitrage est un élément de l’enveloppe dont le bilan thermique est particulier. Ainsi, durant la saison de chauffe :

  • Il perd constamment de la chaleur par transmission vers l’extérieur plus froid.
  • Il gagne de la chaleur, pendant les heures d’ensoleillement, par le rayonnement solaire qui le traverse.

Dans un bâtiment domestique, le bilan d’un double vitrage Sud (établi sur la saison de chauffe) est positif : il reçoit plus de chaleur solaire qu’il ne perd de chaleur par transmission. C’est ce bilan qui est à la base de la conception « solaire passive » des habitations : développer des surfaces de captation au Sud va permettre de diminuer la consommation de chauffage.

Mais il y a une limite à ce gain : si la surface vitrée est trop importante, toute l’énergie incidente ne sera plus « utile ». En mi-saison, et parfois même en hiver, le bâtiment sera « saturé » de chaleur et l’apport supplémentaire ne sera pas valorisé. Une serre annexée à l’habitat, dont on voudrait maintenir la température intérieure, est un exemple poussé à l’extrême de cet excès de surface solaire : les pertes de chaleur sont très élevées par temps froid et la température devient rapidement excédentaire en période d’ensoleillement.

Dans les immeubles de bureaux actuels, le bilan sur la saison de chauffe est toujours négatif : plus la surface vitrée est importante, et plus la consommation de chauffage est élevée en hiver. Et ceci quelle que soit l’orientation. En fait, la demande de chaleur du bureau est faible, car il est rapidement « saturé » de chaleur par les charges internes. Et lorsque le rayonnement solaire se produit, il ne contribue pas à diminuer la puissance de chauffage qui est nulle à ce moment, mais apporte un état de surchauffe.

De plus, si l’on regarde le bilan annuel, l’augmentation de la surface vitrée ne peut que générer un supplément de consommation en été. Toute augmentation de la surface vitrée entraîne donc une augmentation de la consommation globale du bâtiment.

On en conclut que si l’immeuble de bureaux prévu est fortement équipé en bureautique, il est raisonnable de se fermer au Sud et à l’Ouest pour s’ouvrir au Nord. On ne garde alors de la composante solaire que la fonction d’éclairage naturel des espaces. A fortiori, si la structure est de faible inertie thermique.

Ordre de grandeur

Pour fixer un ordre de grandeur, voici un extrait de la future réglementation thermique française relative à la protection contre l’ensoleillement des bâtiments climatisés autres que les habitations.

Le principe de cette réglementation est de compenser des surfaces de vitrage trop importantes par une protection solaire plus sévère et vice-versa.

Ainsi,

(Σ Sbaies vert x FSbaies vert x Fma) / (Σ Sfaçades)
+ 2 x (Σ Sbaies hor x FSbaies hor) / Σ Stoit

doit être inférieur à 0,35 (pour le nord de la France).

où,

  • Sbaies vert et Sbaies hor = surface des baies verticales dans toutes les orientations à l’exception du nord et surface des baies horizontales.
  • FSbaies vert et FSbaies hor= facteur solaire des baies verticales et horizontales.
  • Fma = coefficient de masque architectural (= 1 si pas de masque (valeur par défaut), = 0,75 si débord de toit ou auvent orienté du SE au SO de plus de 0,25 x hauteur baie, = 0,7 si auvent orienté du SE au SO de plus de 0,5 x hauteur de baie).
  • Sfaçades et Stoit = surface des façades dans toutes les orientations à l’exception du nord et surface de toiture.

Isolation

 Choix des vitrages.

Les protections solaires

On a vu dans la réglementation française, ci-dessus, que les apports solaires dépendent évidemment de la surface du vitrage mais aussi du facteur solaire de la baie, c’est-à-dire du pourcentage d’énergie solaire qui traverse le vitrage par rapport à l’énergie incidente.

Il existe divers moyens de protéger la baie, par des stores enroulables (principalement extérieurs), par des brise-soleil, par des vitrages réfléchissants, …

    

Brise-soleil, stores enroulables, vitrages réfléchissants.

Les protections solaires les plus performantes permettent de diminuer de près de 90 % les apports de chaleur au travers des vitrages.

Toute la difficulté du choix consistera à concilier la protection contre les surchauffes et un apport en éclairage naturel suffisant, quelle que soit la saison.

Gestion des gains solaires 

 Placer des protections solaires.
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Quelle amélioration choisir pour la fenêtre ?

Quelle amélioration choisir pour la fenêtre ?

Conserver les châssis existants en les modifiant éventuellement, et intervenir sur le vitrage

Le châssis peut être conservé lorsqu’il est isolant (bois, PVC, polyuréthane, alu à coupure thermique), en bon état et adaptable, c’est à dire qu’il peut, après intervention éventuelle, être équipé d’un double vitrage performant ou d’un survitrage.

Améliorer

 Pour remplacer un vitrage par un vitrage plus isolant.

Améliorer

 Pour savoir comment placer un survitrage.

Au survitrage, on préférera le double vitrage plus performant. La pose d’un survitrage est une amélioration thermique médiocre (Ug total de la double vitre > 3 W/m²K) qui ne se justifie que par les caractéristiques architecturales du châssis (esthétique, courbes compliquées, petits vitrages, nombreuses subdivisions, profilés trop fins ou impossibles à modifier, etc.), par le souci de ne pas diminuer la surface transparente de la fenêtre dans le cas de très petites surfaces vitrées. En outre, le survitrage nécessite un entretien plus important, puisque le nombre de face est doublé, et de la condensation périodique entre la vitre et le survitrage est difficile à éviter.

Si le châssis n’est pas isolant (métallique sans coupure thermique, par exemple) en bon état et adaptable, c’est-à-dire qu’il peut également, après intervention éventuelle, être conservé à condition que l’occupant accepte une condensation superficielle sur la face intérieure du châssis à certaines périodes.

Si le châssis existant présente une mauvaise étanchéité à l’air et ou à l’eau, autour des ouvrants, et au raccord du châssis avec la maçonnerie, celle-ci peut être améliorée.

Améliorer 

 Pour savoir comment améliorer l’étanchéité à l’air et à l’eau des châssis.

Remplacer les châssis existants avec les vitrages

Dans certains cas, on ne pourra faire l’économie du remplacement du châssis.

> Lorsque le châssis n’est plus adapté.

Suite à une modification d’affectation, le mode d’ouverture peut ne plus correspondre avec la fonction du local.
Avant de remplacer le vitrage au sein d’un châssis, il faut s’interroger sur les possibilités d’ouverture, de ventilation, … qu’offre le châssis et si elles sont encore suffisantes et appropriées à l’activité. Si le type d’ouvrant n’est pas approprié, seul le remplacement du châssis est possible.

> Lorsque le châssis est en mauvais état.

(1) Les châssis en bois : La durée de vie d’un châssis en bois sera fonction du soin consacré à son entretien. Les attaques du bois par des champignons ou des insectes sont dues à une protection et/ou un entretien insuffisant. La présence de condensation interne peut également être la cause de la dégradation des châssis en bois. Si le dormant et les ouvrants du châssis s’avèrent trop abîmés, on remplacera tout le châssis. Si seul l’ouvrant est endommagé, il est possible de remplacer uniquement ce dernier. Si seule une partie d’un cadre est endommagé et lorsqu’il est possible de la remplacer sans causer d’autres dommages, on peut remplacer seulement une partie du châssis (montant, traverse). Il convient alors d’utiliser du bois de durabilité suffisante.

Techniques

 Pour en savoir plus sur l’entretien des châssis en bois.

Améliorer

 Pour connaître les possibilités d’amélioration de la condensation interne au châssis.

Concevoir

 Pour réaliser le choix des châssis.

Améliorer 

 Pour connaître les techniques de remplacement d’un ouvrant.

(2) Les châssis en aluminium : La présence de corrosion est synonyme d’une mauvaise conception du châssis en aluminium. Aucune amélioration n’est envisageable.

(3) Les châssis en PVC : Ces châssis et principalement ceux de couleur foncée, sont sensibles aux ultraviolets. Des déformations du châssis dû au phénomène de dilatation thermique peuvent être la cause de fatigue et de fissuration au sein du châssis.

Remarque.
Pour tous les types de châssis, on vérifiera l’état et l’emplacement adéquat de pièces telles que les quincailleries, les cales et les feuillures.

> Lorsqu’un survitrage est insuffisant ou rejeté pour des raisons d’entretien, et que les feuillures ne sont pas adaptables au double vitrage.

Certains châssis ne permettent pas les modifications nécessaires pour pouvoir y incorporer un double vitrage (profils en bois trop faibles, profils en PVC ou Alu impossibles à modifier). Dans ce cas, seule la pose d’un survitrage est possible. Or l’efficacité isolante de celui-ci est nettement inférieure à celle d’un double vitrage performant. Si cette efficacité est jugée insuffisante, le châssis devra être remplacé. Ce sera également le cas lorsque l’on veut éviter de la condensation entre les vitres ou un entretien plus lourd.

> Lorsqu’un survitrage est insuffisant ou rejeté pour des raisons d’entretien, et que l’on ne désire pas diminuer la surface transparente.

La pose d’un double vitrage à la place d’un simple non seulement nécessite la modification des profils du châssis, mais diminue légèrement la surface vitrée. Si on refuse cette diminution de surface vitrée, seule la pose d’un survitrage est possible. Or l’efficacité isolante de celui-ci est nettement inférieure à celle d’un double vitrage performant. Si cette efficacité est jugée insuffisante, le châssis devra être remplacé. Ce sera également le cas lorsque l’on veut éviter de la condensation entre les vitres ou un entretien plus lourd.

> Lorsqu’on n’accepte pas de condensation sur un châssis en aluminium sans coupure thermique.

Un châssis en aluminium sans coupure thermique est particulièrement perméable à la chaleur et ses performances thermiques sont donc très médiocres. Son remplacement est donc fortement conseillé si le budget le permet.

De plus même muni d’un double vitrage, dans certaines conditions climatiques, la face intérieure d’un châssis en aluminium sans coupure thermique sera couverte de condensation. Si cette condensation n’est pas maîtrisée et provoque des dégâts en rive, ou qu’elle n’est simplement plus souhaitée, le châssis doit être remplacé.

Si le remplacement des châssis et des vitrages est inévitable, un choix approprié du types de vitrages et de châssis est à faire :

Concevoir 

 Pour réaliser le choix des vitrages.

Concevoir 

 Pour réaliser le choix des châssis.

Doubler les châssis existants

Doubler le châssis existant par un second châssis permet d’obtenir des performances thermiques et acoustiques très élevées. Elle est donc très efficace en matière d’utilisation rationnelle de l’énergie.

Cette technique coûte environ le même prix que le remplacement du châssis, mais elle n’est conseillée que lorsque le châssis existant est en bon état et que la modification d’aspect importante de la fenêtre est acceptée à l’intérieur ou à l’extérieur suivant l’endroit où a été placé le nouveau châssis.

Il ne faut pas, non plus, perdre de vue que cette option double la charge d’entretien des fenêtres.

Améliorer

 Comment doubler un châssis.
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Placer un survitrage

Placer un survitrage

Les performances thermiques d’un vitrage avec survitrage sont nettement inférieures à celle d’un double vitrage isolant, mais c’est mieux que rien. Cette technique est aussi la moins coûteuse.

On distingue deux types de survitrages :

Le survitrage mobile
Le vitrage supplémentaire est placé sur charnière. Ce dispositif permet le nettoyage et l’élimination des condensats éventuels.

Schéma survitrage mobile.

 Le survitrage fixe
Le verre est vissé ou collé sur le châssis existant. Il est difficile voire impossible d’éliminer totalement les risques de condensats éventuels.

Schéma survitrage fixe.

Dans les deux cas, on veillera à assurer une étanchéité parfaite de la vitre intérieure par rapport à l’ambiance intérieure, afin de limiter les risques de formation de condensation dans le vide.
Si le châssis comporte plusieurs carreaux ou croisillons, le survitrage recouvrira entièrement le battant de la fenêtre quel que soit le nombre de carreaux.

Améliorations énergétiques ?

Il faut savoir que l’efficacité énergétique d’un survitrage sera toujours inférieure à celle d’un vitrage double isolant.
En effet, un simple vitrage est caractérisé par un coefficient de transmission thermique U = 5,8 W/m²K, la pose d’un survitrage permet d’atteindre un coefficient U = 3 W/m²K contre 1,1 W/m²K pour les vitrages doubles isolants actuels.

D’un point de vue énergétique, cette solution est rarement justifiée sauf dans le cas où les caractéristiques architecturales extérieures des châssis et leur impact sur l’environnement doivent être maintenus, et que les châssis sont en bon état.

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Doubler le châssis

Doubler le châssis

Voici un exemple dans le cadre de la rénovation d’un bâtiment existant :

Photo bâtiment.   Photo châssis interieur.

Vue extérieure et intérieure de la façade après rénovation.

Photo châssis exterieur.

Cette opération peut être réalisée non seulement pour améliorer les performances thermiques de la fenêtre, mais aussi en cas de besoin d’un haut niveau d’isolation acoustique (aux bruits aériens).

Doublage du châssis existant par un nouveau châssis pourvu de vitrage isolant.

Dans le cas d’un placement du côté intérieur, l’ancien châssis forme une première barrière à la pluie et au vent, tandis que le nouveau assure la fonction d’étanchéité au vent et d’isolation thermique et/ou acoustique. Il est recommandé de prévoir un drainage correct de l’espace entre les deux châssis. Ce drainage servira d’évacuation des condensats éventuels et d’orifice de ventilation.

Améliorations énergétiques

Pour améliorer les performances énergétiques, la pose d’un double châssis se justifie lorsqu’on désire conserver le caractère architectural des façades et que les châssis existants, encore en bon état, ne permettent pas d’envisager la pose d’un vitrage isolant. Le châssis intérieur sera cependant, toujours visible de l’extérieur sauf si un voile (rideau) est placé entre les deux châssis. Cette solution est relativement onéreuse, en effet il faut pouvoir investir dans le placement d’un châssis vitré supplémentaire à ceux pré-existants.

La résistance thermique de l’ensemble de l’équipement est équivalente à la somme de la résistance thermique de la couche d’air entre les châssis (0,17 m².K/W) avec les résistances thermiques de chaque châssis. Cela donne des valeurs très appréciables surtout si le nouveau châssis est thermiquement très performant.

Améliorations acoustiques

Le double châssis se comporte comme un système acoustique du type MASSE/RESSORT/MASSE. La lame d’air entre les châssis jouant le rôle de ressort, permet d’absorber les vibrations sonores. L’espace entre les châssis doit former un ressort suffisamment souple de façon à empêcher le système de faire entrer les verres en résonnance.

L’isolation acoustique sera donc d’autant meilleure que l’espace prévu entre les deux châssis est grand.

On rencontre ce genre de dispositifs :

Châssis double en matière plastique et en bois.

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Remplacer le vitrage seul ou une intervention partielle sur le châssis

Remplacer le vitrage seul ou une intervention partielle sur le châssis

Le remplacement d’un vitrage simple par un vitrage plus isolant

On remplacera avantageusement un vitrage simple par un vitrage isolant (double, ou double basse émissivité) dans un châssis existant pour autant que :

  • Ce dernier soit suffisamment solide et en bon état.
  • L’amélioration des qualités thermiques ainsi obtenues se justifie en regard de l’investissement consenti.

Évaluer

 Pour évaluer la rentabilité d’une telle opération.

Le placement d’un vitrage isolant à la place d’un simple vitrage est une opération qui concerne principalement les châssis en bois ou en métal … En effet, la technologie des châssis en PVC étant relativement plus récente, ceux-ci seront normalement équipés depuis l’origine de double vitrage. Ce n’est cependant pas toujours le cas. Alors, on évaluera avec soin le coût de l’adaptation et l’état du châssis. Certains sont faciles à modifier car ils étaient conçus dès l’origine pour être munis de simples ou de doubles vitrages, au choix. D’autres nécessitent des adaptations plus lourdes et il sera alors probablement préférable de les remplacer.

Comment procéder ?

La feuillure du châssis existante étant rarement assez large, ni assez profonde pour recevoir le vitrage isolant, des modifications du châssis seront souvent nécessaires. Il est possible, soit :

  • de poser un profil d’adaptation en bois ou en aluminium
  • de remplacer les ouvrants du châssis

La pose d’un profil d’adaptation en bois ou en aluminium : celui-ci sera fonction du type de châssis

Avant : Châssis en bois avec vitrage simple existant.

Après : Nouveau double vitrage avec profil d’adaptation.

Remarques.
Pour éviter tout risque de détérioration du châssis et/ou du double vitrage, on prévoira toujours un drainage des feuillures du châssis, s’il n’existe pas. Il faut savoir que les condensations seront inévitables sur les profilés anciens en aluminium qui sont généralement dépourvus de coupure thermique. Il est dès lors parfois préférable de remplacer tout le châssis.

Le remplacement de l’ouvrant du châssis

Cette solution est envisageable lorsque le cadre fixe (le dormant) est encore en excellent état, mais que les ouvrants existants ne peuvent recevoir un vitrage isolant.

Inconvénient : cette solution est presque aussi onéreuse que le remplacement intégral du châssis.

Avantage : ce dispositif n’endommage pas ni la baie de fenêtre ni sa garniture.

Deux possibilités sont envisageables :

  • Le remplacement de l’ouvrant uniquement.
    Les nouveaux ouvrants doivent s’adapter correctement au cadre existant (or des irrégularités ou des déformations peuvent exister). De plus les principes de barrières d’étanchéité au vent et à la pluie sont parfois impossibles à respecter.
  • Le placement d’un nouveau châssis (dormant + ouvrant) à l’intérieur du dormant existant en veillant à ce que la barrière d’étanchéité à l’eau et à l’air entre le vieux dormant et le nouveau soit correcte et continue.

  1. Dormant du châssis existant.
  2. Nouveau dormant (profil d’adaptation) en bois.
  3. Nouveau ouvrant en bois ou autre matériau avec double vitrage.

Cette solution réduit la surface d’éclairement de la fenêtre et donne au châssis un aspect beaucoup plus massif.

Remarque générale importante !!

Le simple vitrage contribue à l’équilibre hygrométrique d’un local en constituant une surface où le phénomène de condensation se déroule de manière préférentielle. Dans certains cas la pose d’un double vitrage perturbe cet équilibre et entraîne la formation de condensation sur d’autres surfaces du local où elle n’est pas souhaitable : sur les châssis, les jours des baies, dans les angles des murs avec le plafond, provoquant ainsi l’altération des finitions et entraînant champignons et moisissures.

Avant la rénovation, on procédera donc à une étude judicieuse de la ventilation et du chauffage du local.

Le remplacement d’un double vitrage défectueux par un vitrage plus performant

Ce remplacement se fait :

  • En cas de bris ou de fêlure du vitrage.
  • Lorsqu’il y a formation de condensation dans l’espace entre les verres du double vitrage :
    Les vitrages isolants sont habituellement garantis contre la formation de condensation interne pendant une durée de 10 ans.
    Des désordres peuvent cependant apparaître bien avant en cas de pose inappropriée du vitrage, c’est à dire :

  • Lorsque les performances thermiques obtenues en remplaçant un vitrage moins performant par un vitrage plus performant, équilibrent rapidement le budget de cette transformation.

Évaluer

 Pour évaluer la rentabilité d’une telle opération.

Lors du remplacement, les différents principes suivants devront être respectés :

  • La feuillure du châssis existant n’est parfois pas assez large ou assez profonde pour recevoir un nouveau vitrage plus isolant (plus épais), il sera nécessaire de l’adapter avec de nouvelles parcloses.
  • Pour éviter tout risque de détérioration du vitrage, il faudra prévoir un drainage périphérique de la feuillure ainsi qu’un conduit d’évacuation des condensats. Et bien sûr prévoir un nombre de cales de pose suffisant et adapté au type d’ouvrant.

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