La maturité technique des verres à couches

Depuis leur apparition dans les années 1980, les verres à couches ont fait du chemin et on peut dire aujourd’hui qu’ils ont atteint la maturité. Ces vitrages se sont banalisés et s’affichent comme un produit standard de la construction, au même titre qu’un bloc béton ou qu’une brique.

Le verre réussit cette prouesse d’allier différentes propriétés qu’on aurait pu imaginer contraires : transparence bien sûr, performance thermique évidemment, mais aussi sécurité, fonctions autonettoyantes, acoustiques et - c’est la dernière grande évolution en date - contrôle solaire. De façon concomitante et en toute logique, on assiste donc à une augmentation générale des surfaces vitrées dans la construction avec, entre autres, une multiplication de projets qui intègrent verrières et serres. Car en raison de la qualité des vitrages proposés, il n’y a plus d’obstacles à prévoir des serres qui apportent le confort à l’intérieur des locaux sans faire exploser les consommations d’énergie - chauffage en hiver, climatisation en été.

Empilement de couches

Concrètement, ce sont des vitrages revêtus de couches minces, invisibles à l’œil nu, qui apportent une fonctionnalité complémentaire au verre : basse émissivité, contrôle solaire ou encore caractéristiques autonettoyantes. Il s’agit, en fait, d’un empilage de différents matériaux à l’échelle du micron, lequel permet aux rayons solaires de passer à travers le vitrage sans jamais en ressortir.
Cette technologie, en constante évolution, se caractérise par une action directe sur le rayonnement, alors qu’un double vitrage banal n’agit que sur les pertes dues à la conduction et à la convection. Pour offrir de telles caractéristiques, ils sont composés d’une couche mince d’argent ou d’oxydes métalliques à base de nickel, déposée sur l’une des faces intérieures d’un double vitrage, le plus souvent la surface externe du vitrage intérieur.
Aujourd’hui, c’est le contrôle solaire qui est l’objet de toutes les attentions, sachant que les vitrages jouent un rôle de plus en plus important dans le confort d’été en réduisant, notamment, les apports énergétiques excédentaires, mais aussi dans les apports passifs en hiver.

Contrôle solaire

Dans le cas des serres, c’est même une fonction recherchée. Mais attention, l’interposition de couches ne doit pas nuire à la transmission lumineuse et au rendu des couleurs. C’est là une autre évolution. Les vitrages les plus performants sur ce plan garantissent, en effet et malgré les couches, 81 % de transmission lumineuse. Soit un résultat quasiment équivalent à celui d’un double vitrage classique (82 %). Et tous les fabricants sont capables aujourd’hui de proposer des verres neutres ou presque en matière de rendu des couleurs (98 %). Mais l’on peut également rechercher l’effet inverse, surtout en été. Il existe donc des Vitrages à isolation renforcée (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.
Sur le plan du contrôle solaire, les dernières avancées portent sur des vitrages à triple couche d’argent déposée sous vide. Ces produits améliorent encore les performances en combinant une transmission lumineuse de l’ordre de 60 %, un facteur solaire proche de 30 % et un très bon niveau d’isolation thermique. La prochaine étape consistera à proposer des vitrages à facteur solaire variable. Ce sont des produits actuellement encore au stade du développement.

Contrôle optique

Dans le même ordre d’idées, mais avec des performances plus élevées puisqu’ils peuvent rendre superflues les protections solaires, sont apparus les vitrages électrochromes. Une solution très efficace lorsqu’on souhaite contrôler plus finement le niveau de lumière naturelle et de chaleur entrant à l’intérieur d’un bâtiment. Activé sous l’effet d’une faible tension, le verre électrochrome adapte sa teinte - et donc sa transmission lumineuse et calorifique - à l’ensoleillement et à la température ambiante d’un bâtiment, tout en permettant la visibilité vers l’extérieur. Ainsi, l’intensité de la teinte de ces vitrages est contrôlable de façon dynamique, dans une fourchette de 62 % à 2 % de transmission lumineuse, sans rien perdre en transparence. Limiter la transmission lumineuse à 2 % protège les occupants des rayons directs du soleil, sans besoin de recourir à des occultations. C’est possible dans la mesure où la teinte du vitrage permet de maîtriser la chaleur solaire, avec un facteur solaire g qui va de 0,4 lorsque le vitrage est au plus clair, à 0,05 lorsqu’il est le plus foncé (valeurs pour un double vitrage ayant un coefficient de transmission thermique Ug de 1,1 W/(m ² .K)). Ces vitrages peuvent être couplés à un système automatique qui adapte leur teinte à la luminosité extérieure.
Autre compromis possible entre protection solaire et apport de lumière naturelle, l’utilisation de vitrages qui intègrent de petites persiennes polies, lesquelles contrôlent optiquement la lumière et la transmission de la chaleur. Il est même possible d’optimiser l’emplacement et l’angle de ces persiennes dans le vitrage en calculant l’orientation de la verrière de façon que la lumière soit renvoyée vers l’intérieur en hiver et vers l’extérieur en été.

Contraintes croisées

Sur le plan thermique, les performances ont aussi été augmentées en remplaçant la couche d’air entre les deux vitres par un gaz rare tel que l’argon. Ces gaz, insensibles aux rayonnements ultraviolets, présentent une meilleure résistance thermique que l’air. L’une des évolutions en cours consisterait à les remplacer par du vide. Les premiers prototypes ont fait leur apparition il y a quelques années. Mais se pose la question de l’intérêt réel de cette évolution. Pour les spécialistes, ces vitrages sous vide ne représenteront un axe réel de développement qu’à condition que les performances thermiques soient améliorées et que le Ug descende de façon significative.

Vitrages acoustiques

Ces vitrages peuvent également proposer d’autres fonctions complémentaires et répondre à des contraintes croisées - acoustique, thermique et sécurité - c’est là aussi un axe d’innovation important. Ainsi, les nouvelles générations de vitrages acoustiques comprennent deux feuilles ou plus de verre, assemblées par un ou plusieurs films PVB (polyvinyle de butyral) invisibles. Ces derniers, particulièrement tendres, agissent comme un amortisseur contre le bruit. Le tout sans altérer la transparence ni la clarté du verre et, bien sûr, sans nuire à ses qualités thermiques, ce qui n’était pas toujours le cas auparavant. Montés en double vitrage pour des applications en verrière, ils apportent, à épaisseur égale, un gain moyen acoustique Rw de 2 à 5 dB, par rapport à un vitrage monolithique ou feuilleté classique. Ce type de produits assure en plus, via le film plastique, une protection contre les risques de blessure, ainsi qu’une barrière résiduelle en cas d’effraction.
Autre couche pour une autre fonction, le dioxyde de titane qui procure au vitrage un caractère autonettoyant. Déposé en couche mince sur la face extérieure du matériau, le dioxyde de titane apporte au vitrage des propriétés hydrophiles et photocatalytiques.
Une caractéristique qui, dans le cas des serres et verrières, est jugée quasiment indispensable car facilitant grandement la maintenance en diminuant la fréquence de nettoyage.