Guide de choix Fenêtres et Baies vitrées - Le Confort Thermique

Le simple vitrage avec une valeur Ug proche de 6 W/m2.K a rapidement été écarté au profit des doubles vitrages d’ancienne génération dont la valeur Ug était d’environ 3 W/m2.K.
Est apparue ensuite une évolution majeure : la couche faiblement émissive. Le dépôt d’un revêtement quasiment invisible en métaux nobles à la surface d’un verre réduit considérable- ment son rayonnement thermique et contribue à améliorer forte- ment sa performance d’isolation.

Les doubles vitrages actuels à Isolation Thermique Renforcé (ITR) sont constitués d’un verre spécial doté d’une couche à faible émissivité et d’un espace étanche entre les deux verres, (Argon le plus souvent). Ils ont une valeur Ug de 1,1 ou 1,0 W/m2.K qui les rend 6 fois plus isolants qu’un simple vitrage. 

Actuellement pour évaluer l’efficacité énergétique d’une paroi vitrée on compare deux flux thermiques :
• Le flux sortant du bâtiment : ce sont les déperditions thermiques au travers de l’enveloppe,
• Le flux entrant : les apports solaires traversant ses vitrages. On parle alors de « balance énergétique »

Les apports solaires d’un vitrage sont caractérisés par son facteur solaire, également appelé « facteur g ». Il se définit comme la transmission totale d’énergie solaire (transmission directe + chaleur réémise par le vitrage réchauffé par le rayonnement solaire absorbé). Plus cette valeur est élevée et plus le vitrage capte l’énergie solaire qui chauffe naturellement (et gratuitement !) l’intérieur des bâtiments. Le vitrage contribue ainsi aux économies de chauffage obtenues grâce aux apports naturels et gratuits du soleil.

Les apports solaires élevés - Un des composants de l’efficacité énergétique.

La meilleure efficacité énergétique d’un vitrage résulte d’un optimum entre la valeur d’isolation Ug et le facteur solaire « g » pour le chauffage. Ainsi, le vitrage le plus efficace n’est pas forcément celui qui a la valeur Ug la plus basse car une valeur moyenne peut être contrebalancée par un facteur solaire très élevé.

Par exemple, un double vitrage ECLAZ avec une valeur Ug de 1,1 et un facteur solaire élevé (valeur 0,71) peut être globalement plus efficace qu’un triple vitrage PLANITHERM XN avec un Ug de 0,6 mais un facteur solaire plus faible (g = 0,56). Ces éléments sont pris en compte dans le calcul des besoins bioclimatiques d’un bâtiment « BBIO » qui est un des critères d’évaluation de la conformité d’un bâtiment par rapport à la RT 2012.

Les grands vitrages de baies vitrées, façades et toitures de vérandas sont propices aux apports en lumière naturelle et apportent un confort visuel appréciable. Mais l’énergie solaire qui les traverse peut également provoquer des montées en température excessives et inconfortables. Le vitrage de contrôle solaire permet de limiter les surchauffes (sans recours à l’utilisation de volets ou autres protections solaires) tout en préservant les apports en lumière du jour et les vues sur l’environnement extérieur.

Les vitrages actuels à Isolation Thermique Renforcée (ITR) constituent désormais la norme pour toutes les fenêtres habituellement commercialisées en France. Alors que l’isolation thermique des vitrages est définie par leur valeur Ug et leur facteur solaire par la valeur « g », pour les fenêtres on considère les caractéristiques « Uw » pour l’isolation thermique et « Sw » pour le facteur solaire. La performance thermique des fenêtres est très dépendante de celle des vitrages car ils représentent le plus souvent plus des trois quarts de la surface d’une fenêtre.

1. ISOLATION THERMIQUE RENFORCÉE « CLASSIQUE »

Performances suffisantes pour le crédit d’impôt
Au début de l’année 2019, les fenêtres éligibles au CITE (Crédit d’Impôt pour la Transition Energétique) présentent les caractéristiques suivantes:

• Fenêtres classiques, en façade : Uw ≤ 1,3 W/m2.K (cœfficient de transmission thermique exprimé en watt par mètre carré-kelvin) et facteur de transmission solaire Sw ≥ 0,3, - ou Uw ≤ 1,7 W/m2.K et Sw ≥ 0,36
• Fenêtres de toit : Uw ≤ 1,5 W/m2.K et Sw ≤ 0,36

Ces niveaux d’isolation thermique exprimés par la valeur Uw sont facilement atteignables avec un verre d’Isolation Thermique Renforcée tel que PLANITHERM XN dans un double vitrage. Celui-ci est alors composé d’un verre extérieur clair de 4 mm type PLANICLEAR, d’un intercalaire de 16 mm rempli d’un gaz inerte (argon) et d’un verre intérieur PLANITHERM XN. Les vitriers nomment cette composition : 4 - 16 - 4

En complément, une attention particulière doit être apportée au respect du facteur solaire « Sw » qui doit, selon les cas, être supérieur ou inférieur à une valeur limite : minimale pour profiter d’apports solaires gratuits, maximale pour limiter les risques de surchauffe. Par exemple, les doubles vitrages avec ECLAZ profitent d’un facteur solaire très élevé (0,71) qui favorise les apports solaires dans les bâtiments. C’est donc le produit de référence de l’isolation thermique lorsqu’un maximum de chaleur gratuite est recherchée.

2. ISOLATION THERMIQUE RENFORCÉE « AMÉLIORÉE »

Il existe plusieurs possibilités pour maximiser l’isolation thermique des vitrages isolants :
• Choisir un verre à Isolation Thermique Renforcée plus performant que le standard, avec ou sans contrôle solaire,
• Choisir un intercalaire à rupture de pont thermique de type SWISSPACER (intercalaire placé entre les deux verres),
• Opter pour un triple vitrage.

> Choisir un verre plus performant

UN VERRE PLUS ISOLANT DANS LE DOUBLE VITRAGE : ECLAZ ONE

Le double vitrage ECLAZ ONE affiche une valeur Ug de 1,0 W/m2.K qui permet d’améliorer la performance thermique globale des fenêtres (valeur Uw).

UN VERRE TRÈS ISOLANT AVEC LA PROTECTION SOLAIRE EN PLUS : PLANISTAR SUN

Ce type de vitrage avec un facteur solaire « g » abaissé à 0,38 est adapté aux fenêtres exposées au soleil, notamment dans des régions chaudes. Il constitue la solution de base pour limiter les températures inconfortables en périodes estivales.

UN VERRE TRÈS ISOLANT AVEC UNE PROTECTION SOLAIRE RENFORCÉE : GAMMES COOL-LITE SKN ET COOL-LITE XTREME

En fonction du produit choisi, les verres de ces gammes augmentent la protection contre le rayonnement solaire avec des facteurs solaires très abaissés, jusqu’à 0,22, tout en conservant une transmission lumineuse satisfaisante. Ils constituent la solution de référence pour les façades totalement vitrées et peuvent aussi être utiles pour des fenêtres soumises à un flux solaire intense (voir produits dans le chapitre façades).

> Choisir un intercalaire avec rupteur de pont thermique " SWISSPACER "

L’intercalaire d’un double vitrage est un cadre qui maintient les deux verres à la distance souhaitée. Traditionnellement réalisés en aluminium, faciles à travailler mais très mauvais isolants thermiques, les intercalaires de vitrages ordinaires constituent une source significative de déperdition thermique. Remplacer l’aluminium par un isolant thermique (à base de matériaux composites) permet de réduire considérablement la conduction thermique en périphérie du vitrage et, par conséquent, d’améliorer le coefficient de déperdition thermique « Uw » des fenêtres.

Les intercalaires à faible conduction thermique « SWISSPACER », dénommés « Warm Edge » (ou bords chauds) sont parmi les plus performants du marché. Deux niveaux sont proposés : SWISSPACER ADVANCE et SWISSPACER ULTIMATE (voir exemple ci-dessous). Les intercalaires SWISSPACER contribuent à l’augmentation du confort dans l’habitat:

• confort thermique globalement amélioré avec des économies de chauffage et de climatisation pouvant atteindre 5 % et plus,
• confort sanitaire : réduction de la condensation qui représente un terrain propice aux moisissures et aux bactéries pouvant déclencher des pathologies respiratoires et cutanées diverses,
• confort visuel esthétique : matériau dont la finition mate ne réfléchit pas la lumière sur le verre et n’interrompt pas les lignes de structure du vitrage.

A titre d’exemple, voici les performances d’une fenêtre standard à 2 vantaux de 1,23 m x 1,48 m.
Hypothèse : la température extérieure est de - 10° C et la température intérieure de + 20° C.
La menuiserie est en PVC ou en aluminium avec un même type de vitrage Ug = 1,1 W/m2.K :

> Choisir l’option d’un triple vitrage

Le triple vitrage est composé de trois verres espacés les uns des autres par une cavité étanche remplie d’un gaz inerte. Pour être efficace, deux des verres doivent comporter une couche faiblement émissive.

Mais attention, cette option ne cumule pas tous les avantages ! En prenant l’exemple du verre ECLAZ assemblé en double et en triple vitrage, il est constaté que le triple vitrage isole bien mieux que le double (Ug = 0,6 au lieu de 1,1) mais que ses apports solaires sont également significativement plus bas (facteur solaire de 0,60 au lieu de 0,71).

Les déperditions thermiques sont donc limitées mais au prix d’une réduction des apports solaires gratuits. Dans l’attente des calculs précis réalisés par un bureau d’études thermiques pour chaque projet dans sa région, le gain dans la balance énergétique n’est donc pas si évident a priori entre un triple et un double vitrage performant. De plus, un triple vitrage n’apporte pas d’amélioration sur l’isolation acoustique ou la sécurité et constitue un ensemble plus lourd et plus cher qu’un double vitrage

3. VITRAGE CHAUFFANT PAR RAYONNEMENT EGLAS

Sous l’effet d’un courant électrique, le verre EGLAS s’échauffe et émet de la chaleur sous forme de rayonnement thermique également appelé « chauffage radiant ».

Par rapport à un chauffage convectif traditionnel, le chauffage radiant apporte de nombreux avantages :
• la chaleur rayonnée se propage dans l’air ambiant et réchauffe les personnes qui se trouvent sur son axe de propagation et à proximité du vitrage,
• la chaleur est ressentie même si l’atmosphère environnante est à une température plus basse,
• une personne située en face d’un vitrage chauffant et qui capte donc la chaleur rayonnée profite d’une sensation de confort accru,
• le rayonnement thermique peut être piloté à partir d’un simple thermostat ou d’un système de régulation électronique qui permet d’optimiser la puissance de chauffe.
• Ce vitrage élimine totalement l’effet « paroi froide » et permet de rester à proximité immédiate des parois sans ressentir de froid rayonné.
• En définitive, le flux thermique est inversé puisque la chaleur « sort » du vitrage au lieu de le traverser de l’intérieur vers l’extérieur !