Isolation thermique par l’extérieur (ITE), panneaux solaires photovoltaïques en façade, occultation solaire, bardage métal, composite et brique de parement, menuiseries dotées de vitrages et de profilés de dernière génération, l’immeuble de bureaux Artea 1 à Lievin (62) cumule les tendances observées à Batimat 2011 pour l’enveloppe. (Doc. Wicona.)
Les enjeux liés à l’environnement et le renforcement de la Réglementation thermique, via la RT 2012, tirent vers le haut les produits et systèmes nécessaires à la réalisation d’une enveloppe qui se doit d’être performante. Une peau qui doit assurer tout à la fois l’isolation thermique, l’étanchéité à l’air, le contrôle des apports solaires, voire la production d’énergie…
En généralisant les Bâtiments à basses consommations (BBC) dans la construction neuve, la « Réglementation thermique Grenelle Environnement 2012 », donne un coup d’accélérateur à la recherche de la performance énergétique des bâtiments et particulièrement de leur enveloppe.
Librement réalisée, l’enveloppe du bâtiment, avant même les équipements techniques, est au centre du dispositif. Les produits et systèmes dédiés à l’enveloppe et présentés par les fabricants à l’occasion du Salon Batimat 2011 ne feront pas l’impasse sur ces questions. Au contraire. Structurellement, Monomur, bloc béton, ossature bois, bois massifs, structure acier, menuiseries et vitrages isolation intérieure, isolation extérieure… sont aptes à répondre à l’ensemble des exigences demandées. D’autant que la nouvelle réglementation laisse une grande liberté de conception. En effet, à la différence des précédentes, elle n’impose quasiment pas de valeurs minimales Bbio (exigence d’efficacité énergétique minimale du bâti : le besoin bioclimatique ou « Bbio »).
Seuls points davantage encadrés : les ponts thermiques et les baies vitrées. Les premiers sont considérés comme l’un des derniers gisements possibles d’amélioration de l’isolation, en dehors bien sûr de l’augmentation de l’épaisseur des parois isolantes. Pour les baies vitrées, la RT 2012 exige une surface minimale pour valoriser l’éclairage naturel. Celle-ci est assortie de deux obligations : pourcentage minimal de baies ouvrantes et installation de protections solaires. Ces garde-fous ont été mis en place pour rappeler l’importance des apports solaires et de l’éclairage naturel, mais aussi pour éviter un appauvrissement architectural avec une multiplication d’ouvertures de type « meurtrières ».
Sans étanchéité, point de salut
Autre point capital pour l’enveloppe, toujours lié à la réglementation : le test systématique de la perméabilité à l’air au niveau du seuil de l’actuel label BBC pour le logement. Autrement dit, les constructions seront testées sur leur qualité. Qualité des produits mais aussi, et surtout, de leur mise en œuvre. Outre la nécessité de tester l’étanchéité à l’air, cette mesure a également une valeur pédagogique. L’ensemble de la chaîne de production d’un bâtiment se devant d’assimiler les bonnes pratiques et de s’habituer à réaliser des contrôles qualité. Cette disposition aura un impact important sur les chantiers, avec à la clé – on l’espère – une amélioration de la qualité du travail des entreprises et une plus grande coordination entre elles et avec la maîtrise d’œuvre. Cette réglementation a déjà une incidence sur les choix des systèmes et produits mis en place pour l’enveloppe et il est probable que cela impactera durablement non seulement les qualités thermique et technique des bâtiments, mais aussi leur esthétique. Deux exemples : l’Isolation thermique par l’extérieur (ITE) et le contrôle solaire. Car, ne l’oublions pas, la réglementation impose également une exigence de confort d’été dans les bâtiments non-climatisés : « la TIC ». Dans le premier cas, les systèmes d’ITE de plus en plus courants habillent les façades et les signent esthétiquement avec des enduits et/ou des bardages de toutes sortes. Dans le second cas, les occultations et brise-soleil, désormais incontournables pour assurer le confort des occupants tout en répondant à la réglementation, modifient l’esthétique des façades tout en les protégeant. Bref, les bâtiments des années 2010/2020 seront reconnaissables entre tous à travers les efforts réalisés pour les protéger à la fois du froid et du soleil. Et Batimat 2011 est le reflet de cette évolution.
Esthétique des façades
Ainsi, jusqu’alors, l’ITE n’avait en France qu’un succès d’estime auprès des prescripteurs, seuls les organismes HLM s’y intéressaient. Aujourd’hui, l’offre s’est démultipliée et l’ITE, aux yeux de tous les acteurs, n’aurait que des avantages, lesquels sont d’ailleurs connus depuis longtemps. Le plus évident d’entre eux étant lié à la suppression des ponts thermiques au droit des planchers intermédiaires.
Les systèmes d’ITE favorisent également la récupération des apports solaires par la maçonnerie. Les murs contribuant ainsi par leur inertie thermique à une plus grande stabilité des températures intérieures, été comme hiver. En rénovation, cette option facilite la correction des irrégularités des murs existants. Outre cet aspect des choses, recourir à l’ITE signifie aussi se donner la possibilité de travailler l’esthétique des façades ou, dans le cas de rénovation, de requalifier la façade sur ce plan. Car, n’ayons pas peur des mots, les systèmes d’ITE appliqués au siècle dernier offrent parfois sur ce point des qualités toutes relatives. Comparée à celle des années 80, l’offre s’est considérablement enrichie. À l’époque, vêtures et systèmes d’isolants sur RPE se partageaient le marché. Aujourd’hui, les maîtres d’ouvrage et concepteurs bénéficient d’une offre pléthorique qui leur donne l’opportunité de travailler l’esthétique des bâtiments – requalification urbaine oblige – tout en les isolant de manière plus efficace. Car les isolants, de plus fortes épaisseurs, ont également considérablement évolué. À disposition : polystyrène graphité, laine minérale de dernière génération, panneaux de fibres de bois ou encore panneaux de mousse polyuréthanne ou projection de mousse polyuréthanne. Des isolants certifiés Acermi, y compris les panneaux de fibres de bois qui permettent de répondre sans difficulté aux contraintes réglementaires de type BBC.
Mélange des matériaux
Mais c’est dans le choix des finitions que les différences sont les plus significatives. Aujourd’hui, les fabricants s’accordent à dire que les choses ont changé et même pour le logement social, les critères esthétiques ont désormais plus d’importance. Auparavant, les maîtres d’ouvrage avaient le choix au mieux entre RPE ribbé ou taloché. Maintenant, l’offre s’est élargie aux enduits monocouche, plus souples et davantage compatibles avec un PSE. Les fabricants développent également des revêtements minéraux épais avec des finitions minérales aux silicates. Ces produits offrent de meilleures profondeurs de teintes, une bonne résistance aux UV, ainsi qu’une grande dureté. Des enduits colorés et plus résistants aux intempéries avec, dans le haut de gamme, des enduits autonettoyants. Les systèmes de vêture ont, eux aussi profondément changé. Ils sont maintenant proposés avec des finitions haut de gamme, type plaque de marbre reconstituée ou pierre naturelle. Il en est de même pour les bardages. Quasiment absents il y a vingt ans, ils sont désormais très utilisés, qu’il s’agisse de bois, de panneaux composites, de terre cuite ou de métal (zinc, acier, aluminium). Cette profusion de solutions techniques permet de mixer les matériaux de façon à animer les façades, en neuf comme en rénovation.
Autre tendance pour l’ITE depuis deux ou trois ans : l’élargissement de l’offre en rénovation de systèmes d’ITE existants. Ce qui consiste à proposer le renforcement de l’isolation du bâtiment par la mise en place d’une surisolation, puis d’une nouvelle finition sur le système existant. L’intégration d’une nouvelle isolation avec une épaisseur combinée (ancienne nouvelle ITE) permet ainsi d’atteindre, si le maître d’ouvrage le souhaite, le niveau BBC sans difficulté. C’est la forme ultime de rénovation d’un ITE, formalisée par les règles Etics. Cela peut se faire dans la limite d’une épaisseur totale de 300 mm, ce qui, dans le cas d’une surisolation avec un polystyrène graphite, autorise des résistances thermiques supérieures au neuf, sans trop augmenter les épaisseurs.
Joint discret
Il existe une autre tendance, en lien avec l’évolution des matériaux de couverture et de façade, qui consiste à réaliser la couverture dans la continuité de la façade, ou inversement, en utilisant un procédé unique. Cette approche, liée au développement des systèmes d’ITE, assure la conception d’enveloppes homogènes sur le plan esthétique comme thermique. Cette confusion des genres s’explique aussi par l’évolution des matériaux de couverture qui descendent sur la façade, l’inverse étant plus rarement observé.
Les couvertures métalliques (acier, zinc, cuivre, aluminium) sont, dans ce domaine, à la pointe. Mais l’ardoise, la terre cuite, et parfois le bois, ne sont pas en reste. Ainsi, dans des constructions contemporaines ou traditionnelles, il n’est pas rare de voir descendre les tuiles ou bardeaux sur un pignon, voire sur l’ensemble de la façade principale. Outre l’aspect esthétique, cette option apporte une plus grande protection de la façade face aux intempéries. Pour le métal, les choses ne sont pas différentes : le prolongement entre façade et couverture vient supprimer l’ensemble des ponts thermiques pour peu que l’isolation en sous-face soit continue. Mais ici, la confusion des genres est encore plus flagrante dans la mesure où la continuité est totale. Du fait de l’absence de rupture entre toit et façade, il y a suppression du pont thermique à la jonction couverture-façade. Dans ce domaine, le zinc offre des solutions pérennes grâce à la technique du joint debout. Laquelle, en pose horizontale ou verticale, va assurer une continuité esthétique avec un joint discret, mais aussi une étanchéité à l’eau. Le cuivre, l’acier et l’aluminium possèdent les mêmes caractéristiques, mais avec le développement, pour l’acier et l’aluminium, de feuilles de grandes, voire de très grandes dimensions.
D’autres systèmes sont utilisés pour assurer cette homogénéité. Là, il ne s’agit plus de matériaux utilisés en couverture qui descendent sur la façade, mais l’inverse. C’est l’exemple type des bardeaux de terre cuite dont l’offre se démultiplie avec des produits bénéficiant de larges palettes de couleurs qui, partant du sol, conquièrent la couverture. Dans ces configurations extrêmement complexes du point de vue technique, le bardage n’assure pas en couverture l’étanchéité à l’eau, il offre uniquement une fonction esthétique de double peau et éventuellement de protection solaire. Il est donc impératif de prévoir en sous-face une étanchéité à l’eau. Les bardeaux, eux, sont mis en place sur une structure secondaire solidarisée à la structure primaire du bâtiment, ou en continuité sur la structure du bâtiment. Depuis peu, les façades en vitrage (VEC ou VEA) sont elles aussi concernées par cette tendance. Et les problématiques techniques de résistance et d’étanchéité ne sont pas moins complexes, d’autant que souvent ces réalisations sont, elles aussi, de formes cintrées.
Effet de transparence
Ce type d’approche n’est possible qu’en raison d’une évolution notable des vitrages, des profilés et des fixations. Ici, les produits s’adaptent à la fois aux contraintes réglementaires et aux choix esthétiques des concepteurs. Lesquels recherchent transparence et légèreté. Au-delà de l’esthétique, ces derniers s’efforcent aussi de faire pénétrer la lumière naturelle au plus loin dans la construction pour offrir davantage de confort à l’utilisateur, c’est également un moyen d’économiser sur le poste éclairage et de profiter au maximum des apports solaires. C’est là une grande tendance et les techniques de fixation des vitrages se sont développées dans ce sens, l’objectif étant de faire disparaître les attaches ou, si elles sont encore visibles, de les affiner. Pour obtenir cet effet de transparence, les concepteurs ont à disposition plusieurs options : les techniques de Vitrages extérieurs attachés (VEA) développées depuis une quinzaine d’années sont aujourd’hui les plus courantes. Depuis peu, les industriels du verre avec les fabricants développent d’autres systèmes d’attaches non-traversantes, dites « pincées ».
Ces techniques permettent d’alléger les systèmes d’accroche pour assurer davantage de transparence par la mise en place de plus grands pans verriers possibles – jusqu’à 5 m de hauteur et 3 m de largeur pour les plus imposants d’entre eux. Dans ces systèmes, la mise en œuvre du vitrage s’apparente, d’un point de vue structurel, au procédé de Verre extérieur attaché (VEA), mais sans perçage. Les pans de verre verticaux sont fixés par des dispositifs ponctuels non-traversants. Ici, le vitrage est tenu dans chaque angle par « pincement », d’où la dénomination de « verre pincé » pour ce type de technique de façade légère. Le vitrage est ainsi fixé directement sur l’ossature primaire, contrairement au VEA standard où il est tenu ponctuellement par une étoile. Dans ce cas, les pans de vitrage sont indépendants les uns des autres, chaque pan transmettant directement les actions verticales et horizontales à la structure porteuse. Dans d’autres systèmes, les volumes verriers sont posés bord à bord avec un jeu au travers duquel passent des tiges filetées qui maintiennent les deux vitrages par serrage. Cette tige, cachée à l’extérieur de la façade par un cabochon, est reliée à des structures porteuses (poutres ou colonnes en acier).
Se développent également des façades à base de triples vitrages. Vitrages dans lesquels sont insérées aux angles, comme pour un VEA classique, des fixations. Ces dernières ne traversent pas l’ensemble du pan verrier, mais s’arrêtent dans la première lame d’air, côté intérieur. Ainsi, le pont thermique généré par la fixation métallique, disparaît. D’autres éléments concourent avec les fixations à la recherche de légèreté et de transparence. Il s’agit des sous-structures qui, elles aussi, subissent des cures d’amaigrissement. Charpentes métalliques, structures en câbles inoxydables, poutres en verre, structures intégrant des contreventements en verre, ou des techniques plus récentes de raidisseurs en verre, contribuent tout autant à alléger la façade et à rendre invisibles les systèmes d’attache.
Industrialisation
Quelle que soit la nature des profilés (aluminium, PVC, acier, bois ou mixte) et quelles que soient leurs applications (façades, fenêtres, verrières, vérandas), la tendance générale est aussi à la diminution de la partie visible. Autrement dit à l’augmentation du clair de vitrage. Pour les menuiseries, cette évolution provient en grande partie de la généralisation des menuiseries à ouvrant caché qui justement procurent une augmentation notable du clair de jour. Elle est également due à un travail important des fabricants sur l’affinement des profilés. Plus fins, ils sont aussi plus esthétiques dans leurs formes galbées ou droites et sont proposés dans une large palette de coloris, grâce à une grande variété de teintes et de finitions. On observe, dans le même temps, une augmentation de leur épaisseur jusqu’à 85 mm. Il s’agit de répondre de manière plus pertinente encore aux enjeux thermiques et d’intégrer à terme le triple vitrage.
Cette évolution des profilés est intimement liée aux avancées technologiques de l’industrie du verre. L’évolution des vitrages peu émissifs gaz argon et leur généralisation représentent une évolution fondamentale dans la mesure où ils apportent une contribution forte à la thermique. Ainsi, les menuiseries sont maintenant équipées systématiquement de Verres à isolation thermique renforcée (VIR) double ou, de plus en plus souvent, triple vitrage. Verre qui bénéficie de caractéristiques thermiques jusque-là inégalées.
L’industrialisation des process est également un facteur à prendre en compte dans la qualité des profilés. C’est vrai pour l’ensemble des menuiseries. Cette tendance à l’industrialisation ne va pas, contrairement aux idées reçues, dans le sens d’une standardisation. Au contraire, elle permet de coller davantage à la demande par une offre sur mesure. C’est-à-dire la possibilité avec des produits industriels de réaliser de petits chantiers au cas par cas. Elle autorise également, avec une seule et même gamme, différents types de pose : en tableau, en rénovation avec dormant adapté, en neuf avec dormant monobloc ou tapées rapportées reprenant des doublages de 100, 120, 140 et 160 mm, avec ou sans volets roulants. Elle rend également possibles tous les types d’ouverture : à la française, oscillo-battant à un ou deux vantaux. Bref, cette industrialisation a fait surgir une offre structurée pour l’ensemble des secteurs.
Coupure thermique
Du côté de l’aluminium, c’est encore la thermique qui reste la grande pourvoyeuse d’idées, de modifications et d’innovations avec la généralisation des rupteurs de pont thermique. Ces derniers, de plus en plus performants, ont permis à l’aluminium de passer le cap des différentes réglementations, y compris la dernière en date. Les rupteurs empêchent la fuite des calories aux jonctions des parois, mais aussi dans les huisseries de baies. Ces systèmes de coupure thermique (barrettes isolantes en matériau de synthèse) s’avèrent aujourd’hui indispensables, d’autant plus que les vitrages utilisés sont de nature très isolante. Au programme pour les profilés PVC : augmentation du clair vitrage par un affinement des profilés à l’image d’une fenêtre aluminium, recherche d’un rendu visuel comparable au bois, fort développement d’une offre de coulissants, recherche sur les couleurs et revêtements de type placage – les couleurs grisées ou sablées ouvrent au PVC les portes de la rénovation ailleurs que dans le logement social ou d’entrée de gamme.
Toujours en développement, les blocs-baies PVC permettent de s’affranchir en partie des problèmes de pose. D’année en année, ils sont devenus plus techniques et répondent tout à la fois à des exigences en isolations thermique et acoustique, en sécurité et en bonne tenue dans le temps.
Avec le bois, la lamellisation tend à se généraliser comme l’emploi de profilés à drainage rapide, lesquels s’affinent aussi et arrondissent leurs formes désormais exemptes d’angles saillants. Il en résulte une esthétique plus proche des menuiseries anciennes et une meilleure tenue des traitements de surface avec, pour corollaire, une diminution de l’entretien. Ce dernier point reste un frein pour l’utilisation des menuiseries bois, malgré une nette amélioration des performances des peintures et lasures dans ce domaine.
Apports solaires
Cette recherche de la transparence et des apports solaires entraîne le développement d’une offre importante de systèmes et produits visant à assurer le contrôle solaire. Les mesures liées à la protection solaire sont essentielles et visent à éviter tout échauffement dans les locaux sous l’effet de la radiation solaire en été. Parallèlement, ce contrôle solaire ne doit pas empêcher la captation du rayonnement solaire en hiver et en demi-saison.
Autre élément très important pour le confort des usagers et les économies d’énergie : l’exploitation et la gestion de la lumière naturelle. Dans ce domaine, les concepteurs sont souvent confrontés à la quadrature du cercle, du fait de la contradiction qu’il y a de vouloir capter le rayonnement solaire à certains moments et à le rejeter à d’autres. Pour y parvenir, ce sont les vitrages, notamment ceux à couche (VIR), qui sont encore en première ligne. Cette technologie, qui date du début des années 80, se caractérise par une action directe sur le rayonnement. En agissant sur ce dernier, les VIR jouent sur les trois éléments fondamentaux de transfert d’énergie thermique. Leurs caractéristiques ne se limitent pas à leur qualité thermique pour le confort d’hiver. Ils tiennent un rôle de plus en plus capital dans le confort d’été en réduisant les apports énergétiques excédentaires. L’interposition de couches ne doit pas nuire à la transmission lumineuse et au rendu des couleurs. Les VIR les plus performants sur ce plan garantissent, malgré les couches, 81 % de transmission lumineuse. Soit un résultat quasiment équivalent à celui d’un double vitrage classique (82 %). Et les fabricants sont capables aujourd’hui de proposer des verres neutres ou presque en terme de rendu des couleurs (98 %). Mais l’on peut également rechercher l’effet inverse, surtout en été. Il existe donc des VIR dotés de couches de protection solaire – dans ce cas, la transmission lumineuse est de l’ordre de 70 à 75 % – ou des produits colorés qui ne laissent pénétrer que 40 à 50 % de lumière. Mais attention, ces produits ne sauraient se substituer à un contrôle solaire « physique ». Viennent alors en renfort stores, volets roulants, brise-soleil. Ceux-ci, associés de plus en plus souvent à des automatismes, assurent une protection directe et efficace contre le rayonnement. Et dans ce domaine, l’offre est pléthorique…
Expansion des systèmes photovoltaïques
Autre évolution en cours relayée par Batimat 2011, la multiplication de l’offre des systèmes photovoltaïques. Lesquels malgré les incertitudes d’ordre politique, se généralisent en toiture, mais aussi en façade. En toiture, tous les matériaux sans exception (tuiles, ardoises, métal, étanchéité) intègrent ces systèmes. Les dernières évolutions en cours consistent à pousser à l’extrême l’intégration. Dans ce domaine, le Cstb a repéré deux types d’innovation. La première, des tuiles solaires constituées de cellules photovoltaïques encapsulées dans une tuile de verre de géométrie analogue à des tuiles grand moule à emboîtement à pureau plat, qui permettent la réalisation de toiture complètement photovoltaïque. Un procédé permet d’allier performance technique, sécurité et esthétique. Sa mise en œuvre est identique (à la connexion électrique près) à la pose d’éléments traditionnels de couverture. La seconde, plus sophistiquée, regroupe des systèmes constitués d’un absorbeur destiné à capter l’énergie solaire et d’un volume permettant de canaliser l’air chauffé en vue d’un transfert vers un réseau aéraulique. Ces procédés solaires à air permettent de préchauffer de l’air neuf, par exemple en couplage avec une VMC double flux, un système de traitement d’air... ou de recycler de l’air (prélèvement dans les pièces principales et réintroduction après avoir été réchauffé). D’où gain d’énergie, car le système vient préchauffer l’air extérieur entrant. À noter également, des innovations du côté des systèmes d’étanchéité : par exemple, des solutions bicouche bitumineux renforcée, intégrant des cellules souples dans la seconde couche. Lesquelles assurent la fonction étanchéité et production d’électricité. Ces modules souples se démarquent des panneaux rigides par un rendement supérieur dans des conditions d’ensoleillement moins favorables via une technologie triple jonction – superposition de plusieurs couches de silicium – permettant l’exploitation optimale du spectre solaire.
En façade, le développement se fait plus chaotique en raison, notamment, d’une productivité moindre. Néanmoins là aussi, les systèmes proposés par les fabricants sont nombreux : panneaux mais aussi, et de plus en plus, occultations ou garde-corps dotés de cellules photovoltaïques.
