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Interview

Un matériau évolutif aux multiples propriétés

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Un matériau évolutif aux multiples propriétés

La sérigraphie sur les vitrages remplit plusieurs objectifs : décoration, occultation partielle et protection contre l’ensoleillement direct. (Doc. P.P.)

L’enveloppe des bâtiments, composée pour tout ou partie de vitrages, assure une fonction de peau, comme dans le corps humain, à l’interface entre l’ambiance intérieure et l’ambiance extérieure. On demande, de ce fait, beaucoup plus au vitrage que la simple transparence : perméabilité à l’eau, à l’air et à la vapeur, isolation thermique, acoustique, filtre énergétique et lumineux, confort visuel, résistance aux charges climatiques, aux chocs, aux charges d’exploitation (ex. : garde-corps), au feu, protection contre l’intrusion, les explosions, ou encore la récupération d’énergie…

En terme de choix, il n’y a pas de réponse unique, la ou les solutions étant un compromis défini en fonction des besoins et des conditions environnementales.

Réglementation thermique

Se dirige-t-on vers une meilleure prise en compte du vitrage ?

Selon la RT 2005, encore applicable jusqu’à la fin octobre, toute surface de vitrage au-delà des 50 % vitrés du bâtiment de référence est comparée à une paroi opaque. Il devient donc vite très pénalisant de dépasser ce ratio. La RT 2012 (1) donne une plus grande liberté de conception en se bornant à fixer une performance énergétique globale du bâtiment. L’architecte est libre d’envisager autant de vitrage qu’il le veut, si ces surfaces permettent par ailleurs, de par leurs performances et orientations, de récupérer des apports solaires passifs, ou si les énergies renouvelables sont davantage développées. Il devient aujourd’hui essentiel d’instaurer très en amont le dialogue entre l’architecte et les bureaux d’études spécialisés (thermique, façades…), afin de définir la bonne corrélation entre les performances de l’enveloppe et les autres systèmes du bâtiment, le juste équilibre entre parois vitrées et opaques et la bonne adéquation entre chaque paroi, les contraintes et apports climatiques. Sans cet échange, certaines conceptions techniques ou spatiales des enveloppes ne permettront pas d’atteindre les objectifs fixés par la RT.

Façade

Est-ce la fin des immeubles tout vitrage ?

Le fait de vitrer totalement un bâtiment pour améliorer le facteur lumière du jour peut rendre très inconfortables les locaux les plus exposés. Ce qui oblige l’ajout de protections solaires, parfois après coup, ce qui n’est pas la démarche optimale et pénalise l’éclairage naturel des zones en second jour.
Des brise-soleil, judicieusement orientés, favorisent la pénétration profonde du soleil dans le bâtiment (par réflexion des lames et du plafond) en supprimant l’éblouissement du premier plan.
Plus globalement, une réflexion importante est à mener sur la présence de protections solaires associées, sur leur rôle et leur flexibilité.

Performances

Où se situent les dernières avancées ?

Un vitrage moderne doit être le plus isolant possible, notamment celui exposé au sud, qui doit avoir le Facteur solaire (FS) le plus bas possible, afin de laisser entrer le moins d’énergie possible en été, tout en ayant une Transmission lumineuse (TL) élevée.
Ces deux dernières exigences sont a priori contradictoires, l’une visant à bloquer le rayonnement et l’autre à permettre son passage. La résolution au moins partielle de cette contradiction passe par une sélectivité des longueurs d’onde, l’énergie étant véhiculée dans toutes les longueurs d’onde, alors que la transmission lumineuse n’intéresse que le domaine visible. Une évolution significative de ce point de vue se mesure avec le rapport entre TL et FS. La valeur de 2, qui semblait difficile à franchir, mais qui vient d’être dépassée par quelques vitrages récemment arrivés sur le marché, montre que l’amélioration de la sélectivité des couches est encore possible.
Les produits verriers s’améliorent d’année en année, sans limite prévisible pour l’instant.

Triple vitrage

Quelle place occupe-t-il en France ?

En termes de performances thermiques, les Triples vitrages (TV) sont les plus isolants avec des coefficients d’isolation compris entre 0,6 et 0,7 W/m 2 .K, contre 1 à 1,1 W/m 2 .K pour les meilleurs doubles vitrages. Moins indispensable que dans les pays nordiques, il trouve néanmoins sa place en France dans des régions peu exposées au soleil, prioritairement dans le Nord.

Conception

Quelles évolutions dans l’emploi du verre ?

Depuis dix ans, les progrès du cintrage suivent l’évolution des projets architecturaux tendant vers une plus grande liberté de formes. Des machines plus performantes ouvrent de nouvelles possibilités en termes de dimensions de rayon de cintrage et de formes complexes (courbures variables). Elles procurent, de plus, une meilleure maîtrise de la trempe du verre cintré, donc de ses performances mécaniques et de sa fiabilité.
Le cintrage à froid, introduit par RFR pour la verrière de la gare TGV de Strasbourg (67), est une alternative économique au cintrage à chaud pour de faibles courbures.
De plus, l’incorporation possible au vitrage de traitements et de matériaux fait varier presque à l’infini, les performances, la flexibilité et la plastique des enveloppes. Je pense à la sérigraphie, aux films ou verres imprimés, à la coloration dans la masse, aux résilles dans les lames d’air ou dans le feuilletage, leds, systèmes chauffants… Notre travail très en amont avec les architectes est, dans cette perspective, porteur d’une grande richesse pour les projets.

Mise en œuvre

Quelles sont les tendances ?

L’évolution porte sur les systèmes de collage, utilisés par exemple dans le VEC. On peut espérer que les retours d’expérience associés à l’amélioration des mastics de collage apporteront une garantie suffisante en terme de fiabilité, pour que l’on puisse se passer des pattes de sécurité. Une sécurité objective eu égard à la grande sensibilité du système lors de sa mise en œuvre, mais que nous sommes a priori les seuls à imposer ! Les études visent aussi à réduire la taille des ossatures. L’intérêt architectural (finesse) est aussi performantiel (meilleure isolation thermique des façades). Quant au collage structurel verre/verre, il permet l’éclosion de projets de plus en plus audacieux et transparents.

Prospective

Quels sont les vitrages de demain ?

Dans la théorie, les vitrages isolants sous-vide devraient atteindre des performances stupéfiantes, mais dans la pratique, il n’y a pas encore de réponse satisfaisante en usages courants. Car il est difficile de faire le vide entre deux verres et surtout de le conserver tout en maîtrisant les importantes contraintes induites. Une des solutions proposées consiste à maintenir l’écartement entre vitrages par de petites billes de verre qui s’avèrent autant de ponts thermiques. Intéressants par leur finesse, ces vitrages moyennement isolants sont réservés à la rénovation d’ouvrages classés. Une autre solution consiste à maintenir l’écartement des vitrages à l’aide de mousse ou autre produit rigide et poreux.
À côté des vitrages sous-vide, les vitrages qui utilisent les aérogels apportent des performances thermiques élevées et sont intéressants sur le plan de l’éclairage naturel car, bien que non-transparents, ils laissent largement passer la lumière. Encore très confidentiels, en raison d’un coût élevé, ils pourraient avantageusement être utilisés à la place de parties opaques pour apporter de la lumière. La technique des verres opacifiants reste anecdotique. Les produits, dont l’opacité change sous l’influence d’un champ électrique, s’utilisent assez bien à l’intérieur. Leur sensibilité à la lumière les rend pour l’instant inadaptés à une utilisation en façade. La mise au point de tels produits améliorerait l’adaptabilité des façades aux contraintes climatiques et ergonomiques. Les vitrages photovoltaïques demeurent très onéreux et ne sont pas totalement convaincants sur les plans énergétiques et économiques. Leur bilan environnemental est, en outre, assez médiocre, tant du point de vue de la fabrication, que de celui du recyclage. En revanche, la récupération de chaleur pour le chauffage et l’ECS a fait ses preuves et pourrait être développée. Enfin, de gros efforts doivent être faits dans le développement de produits pour maîtriser le recyclage des produits verriers.

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