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Le vitrage face à des demandes contradictoires

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Le vitrage face à des demandes contradictoires

Le vitrage électrochrome de EControl n’est pas limité à des emplois en ouvrant. Il est également utilisé en VEC (Verre extérieur collé) participant à l’enveloppe du bâtiment. (Doc. EControl.)

Couches basse émissivité, filtres, gaz, aérogel ou vide incorporés en doubles ou triples vitrages transforment ces parois transparentes ou translucides en des surfaces aux performances parfois meilleures que celles des murs qui les entourent. Pour répondre à des exigences multiples, il reste nécessaire de les associer à des occultations.

En construction neuve et en rénovation lourde, au nom de la recherche de la performance énergétique la plus élevée possible, les vitrages sont soumis à des exigences incompatibles entre elles. Comment peut-on tout à la fois isoler contre le froid en hiver, protéger contre l’éblouissement et la chaleur excessive en été et favoriser l’éclairage naturel en permanence !

Si aucun vitrage ne peut répondre en même temps à ces exigences opposées, les réponses technologiques permettent toutefois d’en satisfaire deux sur trois, charge à son environnement (occultations fixes et ou mobiles) de parfaire la régulation.
La performance thermique des vitrages, comprise comme leur aptitude à s’opposer aux déperditions thermiques, est exprimée par trois coefficients. Premièrement, Ug, en W/(m².K), est calculé selon la norme EN 673. Plus il est faible, plus le vitrage est isolant. Les meilleurs doubles vitrages atteignent des coefficients Ug de l’ordre de 1,1 ou 1,0 W/(m².K) avec des verres isolants de 4 mm, une lame d’argon de 14 à 20 mm à 85 ou 90 % de concentration et une couche faiblement émissive. Les meilleurs triples vitrages parviennent à Ug = 0,6 W/(m².K) avec trois verres isolants de 4 mm d’épaisseur chacun, deux lames d’argon à 85 % de 14 à 20 mm et deux couches peu émissives.
Le sens de montage du complexe de vitrage dicte la performance. S’il est inversé, le vitrage favorise les déperditions en hiver et la surchauffe en été. Deuxièmement, la transmission lumineuse TL, en pourcentage, indique la part de lumière extérieure transmise à travers le vitrage. Troisièmement, le coefficient g, en pourcentage, traduit la part du rayonnement solaire absorbée par le vitrage et transformée en chaleur dans le bâtiment. Du point de vue de la performance énergétique, le meilleur vitrage serait celui dont le coefficient Ug est le plus faible possible (? 0,6 W/(m².K)) pour minimiser les déperditions en hiver, dont le coefficient g est le plus élevé possible (> 60 %) en hiver, pour maximiser les apports de chaleur gratuite et le plus bas possible (< 15 %) en été, pour réduire les besoins de climatisation, tout en maintenant un coefficient TL élevé (> 80 %) toute l’année, afin de maximiser les apports de lumière naturelle.
Aucun vitrage ne répond simultanément à ces exigences. Depuis dix ans, les fabricants ont remplacé l’air entre les deux vitres du double vitrage par du gaz argon, sous concentration de 85 à 90 %. Cela réduit les pertes de chaleur par convection. Beaucoup plus onéreux que l’argon, le krypton augmente peu la performance et n’a pas rencontré de succès commercial. Depuis cinq ans, les verriers ont massivement adopté les espaceurs « Warm Edge » (bords chauds) entre les vitres, en remplacement des espaceurs aluminium. En matériaux mixtes moins conducteurs de chaleur, ils réduisent les ponts thermiques du vitrage. Enfin, le triple vitrage commence à se développer en France. Plus lourd que le double vitrage, il impose des menuiseries plus résistantes, donc plus coûteuses. Plus efficace du point de vue thermique, il affiche de moins bons coefficients TL de transmission lumineuse, donc nuit au bilan d’éclairage naturel.

Lente percée du vitrage électrochrome

Activé par une tension électrique de l’ordre de 1 V sous 2 à 5 A, le verre électrochrome modifie sa teinte, donc sa transmission lumineuse et sa résistance thermique. Il possède plusieurs couches, dont l’une contient du tungstène qui lui donne sa coloration bleue en cas d’activation : elle absorbe le courant électrique et s’obscurcit. Ce qui lui permet d’assurer le passage de la chaleur en hiver et la protection contre la chaleur en été. La variation de sa couleur entraîne cependant une réduction importante de la transmission lumineuse en été. Le vitrage consomme de l’électricité durant son obscurcissement ou son éclaircissement, mais n’en consomme plus lorsqu’il parvient à la teinte souhaitée, sauf de petites recharges quotidiennes s’il est maintenu en état obscurci. La commutation de teinte dure soixante à cent vingt secondes. Il n’existe pour l’instant que deux offres commerciales, celle de Quantum Glass, la marque de vitrages actifs de Saint-Gobain Glass, et celle de EControl, un industriel allemand. L’offre électrochrome de Quantum Glass sera disponible en deux étapes : en dimensions de 0,5 x 0,5 m à 2,5 x 1,5 m au second semestre 2011, puis en 1,5 m de largeur sur un peu plus de 3 m de hauteur mi-2012. Quantum Glass devrait proposer deux complexes électrochromes : une version standard, composée de deux verres Planilux et une version à contrôle solaire composée d’un verre Planilux et d’un verre SKN 165b.
Dans les deux cas, les verres seront associés, dans un double vitrage, avec un verre intérieur peu émissif de type Planitherm Ultra N. Vu de l’extérieur, ce vitrage en version standard est presque noir lorsqu’il est en position de filtration maximale. En version contrôle solaire, il reste translucide et non-coloré, quel que soit son état de filtration. Dans l’offre Quantum Glass, le facteur solaire g varie de 0,40 à 0,06 dans la version standard et de 0,20 à 0,04 en contrôle solaire, avec une Transmission lumineuse active (TL) de 60 % à 3 % en standard et de 40 à 2 % en contrôle solaire. Si on compare ces valeurs avec le facteur solaire g = 0,30 d’un vitrage à contrôle solaire classique, l’électrochrome laissera passer plus de chaleur en hiver et jusqu’à vingt fois moins en été. Le coefficient Ug devrait atteindre 1,08 W/(m².K) en double vitrage. La totalité des UV est filtrée.
De son côté, le verre de EControl offre une transmission lumineuse TL variant de 50 à 15 % en double vitrage, de 45 à 14 % en triple vitrage, un coefficient Ug de 1,1 W/(m².K) en double vitrage et de 0,5 W/(m².K) en triple vitrage, avec des dimensions maximales de 1,5 x 2 m.

Technologies complémentaires : aérogel de silice et film spécial

Le remplacement du gaz argon par des aérogels de silice, aboutit à un vitrage translucide : il bloque la vue et laisse passer la lumière. Le marché est dominé par Cabot Corporation, qui bénéficie en France de l’Atec 6/08-1816 pour la mise en œuvre de son Nanogel (aérogel de silice) dans des vitrages multiparoi en polycarbonate Lexan Thermoclear. Ce produit est destiné à la réalisation de parois verticales et inclinées (sheds, verrières, vérandas) de 5 à 15° par rapport à l’horizontale, en locaux industriels, sportifs, en habitat collectif et en maisons individuelles.
L’Atec montre que l’emploi de ce matériau en véranda apporte une réduction de 5 à 6 dB(A) du niveau de bruit généré par l’impact de la pluie. L’indice d’affaiblissement acoustique Rw(C;Ctr) est de 21 en 16 mm d’épaisseur et de 22 pour 25 mm, avec une valeur Ug de 1,5 W/(m².K) en de 16 mm et 1,1 W/(m².K) en 25 mm. Lors du salon BAU à Munich en janvier 2011, plus d’une douzaine de fabricants d’ouvrants de tous types, présentaient des solutions avec du Nanogel, notamment des fenêtres verticales à lamelles de très grandes dimensions. Autre solution, l’ajout d’un film spécial en face 1 ou 4 en rénovation, ou bien en face 2 ou 3 au moment de la fabrication du complexe double vitrage, était décrié par les verriers, qui lui préféraient nettement le triple vitrage.
Au cours de l’été 2011, cependant, Saint-Gobain Glass a acheté au Belge Bekaert Advanced Coatings, la marque Solar Gard, spécialisée dans ce genre de films. L’intérêt de ces films est considérable : leur poids et leur épaisseur négligeables s’accompagnent d’une performance thermique importante. Solar Gard est titulaire de l’Atec 6/08-1790 pour 16 films appliqués en face interne du vitrage. Le film LX 70 HC, par exemple, fournit une transmission lumineuse élevée, avec une transmission de chaleur réduite. Il est parfaitement possible de réaliser des complexes double vitrage film, aussi performants que du triple vitrage, sans ajout de poids, ni d’épaisseur et pratiquement sans perte de transmission lumineuse, donc de conserver les menuiseries conçues pour le double vitrage tout en améliorant significativement la performance.

Vitrages sous-vide : une offre presque expérimentale

La dernière technologie disponible consiste à remplacer le gaz argon par du vide. Le vide supprime toute perte par convection. La pression extérieure tend à déformer les deux vitres séparées par un vide : des intercalaires, sous forme de billes ou de cylindres de verre qui demeurent invisibles à 1 m de distance, sont chargés de maintenir l’écart entre les deux vitres. La durabilité du vide dans le temps est un point délicat. Il n’existe qu’une seule offre commerciale : le Spacia de Pilkington. C’est un double vitrage sous vide, dont les dimensions s’étendent de 20 x 30 cm à 135 x 240 cm, avec une épaisseur de 6,2 mm seulement, dont 0,2 mm de vide. Ses performances sont élevées au regard de sa faible épaisseur : Ug = 1,4 W/(m².K), g = 66,6 % et TL = 78,4 %. Sa planéité est assurée par des micro-intercalaires de 0,5 mm de diamètre, disposés tous les 20 mm entre les deux vitres. Sa face 2 porte une couche peu émissive. Pilkington met en avant ce produit comme solution de remplacement d’un simple vitrage en rénovation, notamment pour les bâtiments historiques où il devient possible de réutiliser les menuiseries traditionnelles, tout en améliorant la performance. Le fabricant indique que Spacia atteint les performances du double vitrage avec seulement un quart de son épaisseur et deux tiers de son poids. Dans ses documents commerciaux, le fabricant n’évoque ni le prix du produit, ni la durée de garantie du vide. o

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