La double-peau sert de tampon thermique. En été, elle peut faire baisser la température intérieure de 2 °C, soit un gain de 20 à 30 % sur la climatisation. (Doc. Technal.)
Véritable tampon thermique, la façade double-peau présente de nombreux atouts en rénovation : elle supprime les ponts thermiques, isole acoustiquement le bâti et lui donne une nouvelle esthétique.
«Les façades double-peau se développent de plus en plus, en particulier en rénovation », affirme Patrick Lahbib, responsable du centre technique et de l'innovation chez Technal. Cette solution présente en effet de nombreux avantages lors de la réhabilitation de bâtiments existants. Le premier intérêt réside dans les économies d'énergie réalisées. En créant une zone tampon thermique, les façades double-peau servent au pré-chauffage solaire de l'air en hiver et réduisent ainsi les consommations. En été, la circulation d'air permet de rafraîchir la façade. C'est également un dispositif architectural qui protège l'enveloppe existante de la pluie, de la neige, du vent, des UV, etc. Autre avantage, en fonction de leur conception, elles améliorent de façon significative l'isolation acoustique d'un édifice. Certes, créer une deuxième peau reste relativement cher (entre 600 et 800 E/m2), mais cela peut s'avérer nettement moins onéreux que la destruction de l'édifice.
Cette deuxième peau, en général vitrée, constitue donc une réponse adaptée à l'obligation de rénover thermiquement les bâtiments que les professionnels s'attendent à retrouver dans la future réglementation thermique de 2012. « Le seuil pour les bâtiments existants pourrait être de 80 kWh/m2.an, dans un premier temps. Logiquement, il devrait ensuite descendre pour se situer entre 30 et 50 kWh/m2.an vers 2020 », indique Patrick Lahbib. Outre les incitations réglementaires, la rénovation des bureaux va devenir économiquement intéressante avec la création de la taxe carbone et l'augmentation prévisible du coût des énergies. Dans ce contexte, la rénovation du parc existant représente un enjeu important et le travail sur l'enveloppe constitue une réponse adaptée. L'orientation du bâtiment, la zone climatique, le type de façade. déterminent les performances de la double-peau.
La ventilation détermine les performances
Le type de ventilation est à adapter de façon très fine par rapport à l'ensemble de ces éléments. Il est possible d'opter pour l'un de ces trois systèmes : une ventilation naturelle, mécanique ou hybride. Dans ce cas de figure, la ventilation naturelle est renforcée par un système d'aspiration qui accélère la circulation d'air dans la cavité. Les façades diffèrent également par leur géométrie et le compartimentage de la cavité :
- un compartimentage par module, avec des séparations horizontales et verticales en face des trames de façades.
- Un compartimentage par couloir ou par étage. Cette façade est caractérisée par une large cavité, dans laquelle la circulation est en général possible. La cavité est compartimentée au droit de chaque étage et chaque niveau est indépendant. Sans limites verticales, elles s'étendent sur plusieurs bureaux ou sur tout un étage.
- Des « shaft box », sont composées de modules de façades juxtaposés compartimentés par étage et de conduits de ventilation verticaux aménagés dans la cavité sur plusieurs étages. Chaque module est connecté à l'un de ces conduits, ce qui améliore le tirage thermique.
- Enfin, la double-peau qui fait toute la hauteur du bâtiment ou plusieurs étages. C'est là que le tirage thermique est le plus important. Cette solution pose actuellement de nombreuses questions par rapport à la sécurité incendie. Pour les pompiers, elles représentent avant tout des cheminées susceptibles de favoriser la propagation des flammes en cas de feu. « En France, la réglementation incendie empêche d'aller jusqu'au bout de la logique des façades double-peau », regrette Bruno Georges, dirigeant du bureau d'études ITF.
Gagner 2 °C en été
D'autres pays européens disposent d'une réglementation incendie spécifique pour les façades double-peau. C'est le cas de la Belgique, où les règles feu préconisent le compartimentage ou l'utilisation de systèmes annexes, tels que sprinkler dans la cavité qui évitent la propagation des flammes. En France, les réflexions sont en cours, afin d'harmoniser les règles départementales en vigueur. Il est difficile d'estimer les économies d'énergie réalisées grâce à une double-peau. En été, le tampon thermique peut faire baisser de 2 °C la température intérieure du bâti, ce qui représente entre 20 et 30 % d'économies. En hiver, une façade parfaitement dimensionnée et calculée permet un gain minimal de 10 %. Mais il est toujours très difficile de calculer et de simuler les effets de l'air. Tout est basé sur la circulation de l'air dans la cavité. « La ventilation dépend de la zone géographique et du climat. Une ventilation naturelle sera moins efficace dans une région chaude, où le tirage sera moins important », rappelle Patrick Lahbib. De même, l'écoulement de l'air intérieur dépend de l'épaisseur de la cavité qui peut varier de 10 cm à plus de 1 m, ainsi que de la position et de la taille des ouvertures. La nature du vitrage, s'il est clair ou teinté, peut provoquer un échauffement de la cavité et des différences de pression qui vont se traduire par des différences dans la circulation de l'air.
Ce calcul est d'autant plus difficile lorsqu'il combine l'effet thermique de la convection naturelle (l'air en bas est plus chaud que l'air du haut, donc il monte) et l'effet du vent. « La pression disponible avec la convection naturelle est comprise entre 30 et 40 Pa au grand maximum, alors que le vent peut atteindre 1 500 Pa. C'est donc le vent qui décide, rappelle Bruno Georges. Il est nécessaire d'améliorer la connaissance sur ces sujets. Ce que nous sommes en train de faire avec des outils informatiques complexes. »
Intégrer les protections solaires
Outre la question de la réglementation incendie - qui empêche parfois de récupérer l'air préalablement chauffé par l'effet de serre dans la double-peau pour la ventilation des locaux - la difficulté tient aux performances thermiques en été. Surtout sur les façades est et ouest. Au sud, une casquette protège des apports thermiques. Pour les façades orientées est ou ouest, la solution autorisée par les double-peau est l'intégration de brise-soleil, qui vont être beaucoup plus efficaces que des stores intérieurs, tout en étant exemptés du coût d'accastillage et de fixation d'un système extérieur. « Nous proposons aussi des vitrages adaptés au contrôle solaire, pour répondre à cet enjeu », rappelle Gabriel Marly, directeur de la prescription chez Saint-Gobain Glass Solutions. La marque préconise d'ailleurs du triple vitrage en contrôle solaire pour les bâtiments basse consommation, « les performances d'un double-vitrage étant insuffisantes dans ce cas ».
L'amélioration de l'isolation acoustique dépend de l'étanchéité du rideau extérieur et des ouvertures. Si l'écran extérieur est étanche, le gain peut représenter jusqu'à 10 dB, soit une différence significative pour les occupants. En revanche, si la façade comporte 15 % d'ouvertures, le gain acoustique sera faible. Là aussi, il s'agit d'adapter les choix techniques au contexte environnemental et aux priorités du maître d'ouvrage.
Il est également possible de gagner quelques mètres carrés par rapport à l'existant. Les maîtres d'œuvre décalent ainsi la nouvelle façade, par rapport au nu existant du bâtiment. Autre aménagement possible, utiliser et concevoir cet espace comme un nouveau lieu de vie. Enfin, dernier avantage et non des moindres d'une façade double peau en rénovation, son aspect esthétique. En modernisant l'aspect d'un bâtiment vieillot, sa mise en œuvre valorise le bâtiment et renchérit le prix de revente du patrimoine d'un maître d'ouvrage. « Outre les vitrages sérigraphiés, plus ou moins teintés ou réfléchissants, nous réalisons de plus en plus de traitements avec de légers acides dépolis ou avec des émaux opalescents, explique Gabriel Marly. Ainsi, les vitrages accrochent mieux la lumière et les couleurs la nuit. Les logos peuvent ainsi être rétro-projetés et participent à l'identité des constructions. »
