Vitrage solaire

Le  V4 I1 T1 R1 A1 G2 E en conception bioclimatique: compte pour double ou pour triple ?

 

 

 

 

 

 

"Quelle est le vitrage idéal pour la paroi sud dans une maison basse consommation: double ou triple vitrage?" C'est la question que l'on entend souvent en conception bioclimatique. Elle a aussi été celle que nous, autopromoteurs candides, nous avons posée à Rémi Florian, l'architecte du projet.

 

 

 

 

 

Qu'est-ce qu'un vitrage solaire?

 

 

 

Le vitrage solaire est un élément clé de la conception technique d'une maison bioclimatique. C'est un vitrage destiné à capter, en plus de la lumière, la chaleur du soleil mais aussi à conserver cette chaleur, et donc à limiter les déperditions vers l'extérieur.

 

 

 

 

C'est un vitrage d'une certaine technologie.

 

 

L'addition des parois de verre constitutives du multi-vitrage augmente les performances d'isolation. Les parois créent des espaces hermétiques qui emprisonnent une certaine quantité d'air. La qualité de l'isolation est fonction de la quantité d'air. C'est pourquoi, à gamme équivalente, le triple vitrage apporte une meilleure isolation que le double vitrage.

 

 

L'emploi de gaz rares en remplacement de l'air renforce le pouvoir isolant des vitrages. Moins conductibles que l'air, ils sont aussi plus lourds, ce qui ralentit les mouvements gazeux à l'intérieur des interstices et limite les pertes dues à la convection. Le gaz le plus employé, car le plus intéressant du point de vue du rapport efficacité-prix, est l'argon.

 

 

 

 

 

Un autre procédé permet d'accroître encore le pouvoir isolant du vitrage en diminuant son émissivité, c'est-à-dire sa transparence aux rayonnements thermiques par infrarouge. Les revêtements à faible émissivité sont recouverts du côté intérieur de l'interstice d'une très fine couche d'oxyde métallique qui laisse passer les ondes courtes de la lumière tout en faisant écran à une partie de la transmission thermique par rayonnement, caractérisée par des ondes plus longues (20 à 30% de déperdition en moins). Le choix de la position du revêtement permet d'en nuancer l'effet recherché:

 

-     son application sur la vitre la plus proche de l'extérieur limitera les apports de chaleur des forts ensoleillements en été;

 

-     son application sur la vitre la plus proche de l'intérieur restreindra les pertes de chaleur la nuit et en hiver.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Choisir un vitrage solaire.

 

 

 

 

La qualité du vitrage captant est un des facteurs primordiaux à étudier dans la conception d'une maison destinée à utiliser la ressource locale en énergie solaire. Mais il n'est pas le seul: il est nécessaire d'adapter aussi l'orientation du bâti, son ouverture au sud, sa compacité, son isolation et son inertie thermique. Et justement parce que la qualité du vitrage n'est pas le seul paramètre à prendre en compte, la réponse à la question "double ou triple vitrage?" est qu'il n'y a pas de solution idéale a priori.

 

 

 

 

 

 

 

Pour le choix d'un vitrage, différents critères sont à prendre en compte:

 

 

 

1.     Le bilan thermique du vitrage.

 

 

 

Il est fonction des caractéristiques techniques du vitrage.

 

  •  Le facteur solaire

Lorsque la radiation solaire atteint un vitrage, une partie du flux énergétique est:

 

     -     réfléchie par le vitrage à l'extérieur (réflexion énergétique RE);

 

     -     absorbée par le verre et une part de cette absorption est réémise à l'extérieur (réémission énergétique extérieure REe) tandis qu'une autre est réémise à l'intérieur (REi);

 

     -     transmise directement dans l'espace intérieur du bâti (transmission énergétique TE).

 

 

 

 

La quantification des apports solaires thermiques est désignée par le facteur solaire g. Le facteur solaire représente la part de l'énergie thermique provenant du soleil transmise par le vitrage : g = TE + REi.

 

Plus g est élevé, plus les gains solaires sont importants.

 

 

  •  Le coefficient de déperdition thermique

De même qu'un vitrage transmet à l'intérieur du bâti l'énergie solaire, il transmet aussi vers l'extérieur une partie de la chaleur contenue dans l'espace intérieur. Le coefficient U quantifie l'énergie thermique en déperdition.

 

Plus U est faible, plus les pertes thermiques sont limitées.

 

 

  • La balance thermique

 Le meilleur vitrage n'est pas celui qui a le g le plus élevé ni celui qui a le U le plus faible, c'est celui qui a le meilleur compromis entre les deux valeurs. La balance thermique des vitrages s'améliorant plus vite que le bilan thermique des murs isolés, actuellement, un triple vitrage à isolation renforcée avec un facteur g élevé est plus efficace sur le plan thermique qu'un mur: les murs n'apportent aucun gain solaire et ont toujours des pertes thermiques, alors que la balance thermique des triples vitrages basse émissivité est positive.

 

 

 

 

2.     La performance énergétique du bâtiment.

 

 

 

 

Moins un bâtiment est performant sur le plan énergétique, plus il a besoin d'être chauffé. Il faut alors privilégier un vitrage dont les gains en énergie solaire vont compenser la déperdition, c'est-à-dire un vitrage avec un facteur g élevé. Plus un bâtiment est performant, plus la saison de chauffe est courte et moins les apports solaires sont utiles en mi-saison. Il s'agit alors de privilégier l'isolation thermique sur le facteur solaire.

 

 

 

 

3.     L'implantation géographique du bâtiment.

 

 

 

 

Pour une habitation passive à 18% de surface de vitrage - vitrages orientés 6% N, 26% E, 46% S et 22% O - les apports solaires nets sont identiques entre un triple vitrage à Lille et un double vitrage à isolation thermique renforcée (ITR) à Bordeaux (bilan = 0) et entre un triple vitrage à Paris et un double vitrage ITR à Marseille (entre +3 et +4 kWh/m²/an). Plus on se situe au nord et/ou en climat continental, plus le triple vitrage s'impose.

 

[ Simulation lamaisonpassive: logiciel PHPP, PHI Darmstadt]

 

 

 

 

4.     Le ratio de surface vitrée par rapport à la surface habitable.

 

 

L'augmentation des surfaces vitrées (vaec un vitrage performant) permet de diminuer les besoins en chauffage et les besoins en éclairage artificiel. Le ratio moyen actuel est de 13%. Il est optimal à 30% en climat continental et semi-continental (économies d'énergie supplémentaires d'environ 3 à 5 kWh/m²/an) et encore au-delà en climat océanique (40% voire 50%).  

 

[étude Cardonnel Ingénierie, citée dans la présentation Saint-Gobain Glass]

 

 

 

 

 

 

 

5.     Le confort biologique recherché.

 

 

Avec le triple vitrage, la sensation de confort est incomparable. Même ITR, le double vitrage produit un effet paroi froide en hiver (jusqu'à 40 cm du vitrage intérieur pour un air extérieur à -5°C). Le triple vitrage ensoleillé en hiver a un effet paroi chaude et un effet paroi rafraîchissante lorsqu'il est ombré en été.

 

 

 

 

 

 

 

6.     La qualité du châssis de la fenêtre et de son montage dans la structure du bâti.

 

 

Avec des vitrages très performants, l'isolation du châssis et son étanchéité à l'air doivent être à la hauteur.

 

L'emploi du bois est à privilégier. L'aluminium et le PVC nécessitent beaucoup d'énergie grise pour leur fabrication. De plus, le PVC n'est pas recyclable, dégage des COV en continu ainsi que des gaz toxiques en cas d'incendie. Un bon compromis performance / énergie grise / pérennité / entretien est le complexe bois-aluminium: la protection extérieure en aluminium utilise peu de métal et autorise l'emploi d'essences de bois moins résistantes.

 

 

 

 

7.     La facilité de fourniture, de mise en oeuvre, d'entretien et le coût.

 

 

Le triple vitrage ITR (gaz rare + 2 couches basse émissivité) offre un bilan thermique supérieur à celui d'un mur isolé, mais les founisseurs français sont rares. Saint-Gobain semble cependant rattraper son retard sur la filière allemande.

 

Le triple vitrage est 30% environ plus lourd que le double vitrage, plus encombrant et plus cher.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le choix du vitrage mis en oeuvre à FAA? Un triple vitrage ITR avec un facteur g à 0.62, un coefficient U à 0.7W/m².K et une transmission lumineuse de 73%. De quoi ronronner de plaisir...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ressources documentaires:

 

 

 

Formation "Haute Qualité Environnementale et Biologie de l'Habitat", école BIO-ESPACE

 

www.lamaisonpassive.fr

 

"Le triple vitrage" par Bruno Carrel, présentation Saint-Gobain Glass au salon PASSI'BAT des 9 & 10 décembre 2010 à Paris

 

www.media.paperblog.fr/392/3927317/triple-vitrage-superflu

 

www.terrevivante.org

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



30/11/2011
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