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Vitrage en toiture: isolant, mais perméable au soleil

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Vitrage en toiture:  isolant, mais perméable au soleil

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Quel vitrage placer pour une fenêtre en toiture' Il y a tant de critères: la lumière, l'énergie, le confort, l'acoustique, le poids du vitrage, les charges de vent et de neige, la sécurité, ' De plus, les choix peuvent être différents selon les saisons. On souhaitera ainsi laisser passer le maximum de chaleur en hiver alors qu'en été on préfèrera éviter la surchauffe.

Economies d'énergie en hiver' Contrairement à une paroi opaque, un vitrage ne fait pas que perdre de la chaleur, il laisse également entrer la lumière et, donc' la chaleur du soleil!

Le vitrage: un point de passage' dans les deux sens!

Les pertes de chaleur au travers du vitrage sont proportionnelles à son coefficient de déperdition de chaleur (sa valeur «Ug», exprimée en W/m².K). Plus le coefficient «Ug» est bas, moins la chaleur s'en va et meilleure est l'isolation. Quant aux gains solaires, ils sont liés à la valeur «g» du vitrage, c'est-à-dire à sa capacité à laisser passer l'énergie du rayonnement solaire. Plus le «g» est élevé, plus le vitrage laisse entrer à travers la vitre un pourcentage important de l'énergie du rayonnement solaire. Donc, du point de vue énergétique, le meilleur vitrage est celui qui présente la meilleure balance entre ces deux valeurs. Mais attention: les gains solaires ne dépendent pas que du vitrage, mais aussi de la quantité de soleil atteignant le vitrage. Et celle-là dépend elle-même de l'orientation, de la pente et de l'ombrage de la fenêtre. La figure présente, pour chaque orientation, le bilan des pertes de chaleur et des gains solaires enregistrés en hiver pour un vitrage non ombragé dont la pente est de 45°. Quatre types de vitrages sont considérés et, pour chacun d'eux, le résultat est une courbe de Gauss autour de l'orientation «plein sud».

Premier constat: le bilan est toujours positif (c'est-à-dire que les gains solaires sont toujours plus importants que les pertes de chaleur), sauf pour le double vitrage sélectif. Rappelons, qu'en hiver, les gains solaires sont recherchés, car ils permettent de réduire les besoins de chauffage.

Deuxième constat: orienté au sud, le bilan du double vitrage standard posé en toiture est plus favorable que celui du triple standard; à l'est ou à l'ouest, les deux vitrages se valent; au nord, le triple vitrage présente un meilleur bilan que le double, mais, en termes absolus, les gains de chaleur sont limités et ne représentent qu'environ 10 % des apports disponibles au sud. Par contre, le bilan du double vitrage sélectif est toujours moins favorable, et celui du triple vitrage non standard est toujours supérieur.

En conclusion, pour diminuer la consommation de chauffage, le meilleur vitrage est celui qui présente la meilleure isolation (la valeur Ug la plus faible possible) tout en laissant passer le plus de soleil (la valeur g la plus haute possible). Sur notre petit tableau, le meilleur est le quatrième vitrage analysé (le triple non standard), mais ce vitrage ne figure hélas guère dans la gamme habituelle des fabricants de fenêtres de toiture. Si l'on s'en tient aux vitrages classiques, les économies d'énergie réalisables en hiver ne justifient pas à elles seules l'installation d'un triple vitrage ou d'un double sélectif dans une toiture ayant une pente de 45°.

Avoir bon, aussi en été

En été, un soleil abondant qui passe par les vitrages peut entraîner un «effet de serre» et une surchauffe des pièces. Pour évaluer ce risque, le bilan au niveau de la seule fenêtre ne suffit plus. Il faut s'intéresser aussi à la montée des températures dans les locaux eux-mêmes. Et pour cela, il faut faire des simulations dynamiques.

Le graphique présente, pour neuf types de vitrages, les résultats de telles simulations effectuées pour des chambres situées dans des combles aménagés. La surchauffe est évaluée à l'aide d'un critère simple, à savoir le nombre d'heures de dépassement de 25° C durant l'été. L'évaluation ici présentée est faite pour une chambre orientée plein sud, mais des simulations ont également été faites pour d'autres orientations possibles et leurs résultats figurent dans la version intégrale de l'article (cfr. encadré ci-dessus).

Il ressort de ce graphique que le double vitrage simple présente un sérieux risque de surchauffe. Le choix d'un autre vitrage permet de réduire cet inconvénient, mais ni les triples vitrages ni le vitrage sélectif ne suppriment ce risque lors d'un été chaud, comme celui de 2003. Pour combattre la surchauffe, il faut donc recourir à des protections solaires. Le système le plus efficace est le volet extérieur automatique.

Le bon choix: double vitrage + protection solaire

Le premier critère de choix pour une fenêtre de toiture est l'apport de lumière du jour, même si d'autres critères doivent aussi être considérés. Ainsi, pour limiter les pertes en énergie tout en limitant le risque de surchauffe en été, il vaut mieux, si l'on s'en tient aux vitrages de la gamme habituelle des fabricants de fenêtres de toiture, opter pour un double vitrage muni d'une protection solaire extérieure et automatique ou, au minimum, gérée activement par l'occupant, qui l'ouvre et la ferme dès qu'il faut.

Notons cependant que ces résultats ne sont pas nécessairement extrapolables à d'autres situations ou d'autres vitrages. En particulier, ils ne sont pas extrapolables aux fenêtres verticales ou horizontales ou aux fenêtres ombragées.

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