Protection solaire Malgré les propriétés de contrôle solaire des vitrages, la conception des façades ne peut se concevoir sans occultation.(Doc Interpane.)
Transparence, thermique, autonettoyance…, les nouvelles caractéristiques du verre à couches en font désormais un standard de la construction.
Depuis leur apparition, les verres à couches ont beaucoup évolué, et l’on peut affirmer aujourd’hui qu’ils ont atteint la maturité. En effet, dans le domaine de la baie, la grande tendance, toutes applications et menuiseries confondues, est à la généralisation de ce type de vitrage. Les plus connus sont les vitrages dits peu émissifs, ou encore vitrages à isolation renforcée (VIR). Désormais, il n’est plus envisageable, dans le neuf ou en rénovation (voir encadré), de concevoir une menuiserie ou une façade sans en utiliser. Il apparaît désormais comme un standard de la construction, au même titre qu’un bloc béton. De tous les matériaux du bâtiment, il est probablement l’un de ceux qui a le plus évolué ces dernières années.
Grâce à ses caractéristiques nouvelles, tout devient possible et conjointement : transparence, thermique, sécurité, autonettoyance, acoustique et, de plus en plus souvent, contrôle solaire.
Des économies d’énergie conséquentes
Le vitrage devenant aussi performant que la maçonnerie, les surfaces vitrées prennent de plus en plus d’importance, dans l’habitat comme dans le secteur tertiaire. Dans un contexte de renforcement permanent de la réglementation thermique, les verres à couches ont incontestablement un rôle à jouer. Un VIR peut être jusqu’à trois fois plus performant qu’un vitrage isolant ordinaire. D’où des économies d’énergie conséquentes, estimées entre 10 et 20 % de la consommation globale (entre 800 et 1 200 kWh selon le logement et la région). Selon le Centre scientifique et technique du bâtiment (Cstb), la performance thermique des VIR permet d’augmenter d’un tiers la surface vitrée, pour une même dépense énergétique. Économies d’énergie, augmentation de la luminosité et donc du confort, mais aussi éclairage naturel : autant d’éléments qui font de ces vitrages des systèmes qui s’inscrivent totalement dans une démarche environnementale. Mais leur intérêt ne réside pas uniquement dans l’aspect thermique. Ces vitrages accroissent aussi considérablement l’impression de confort. Ainsi, ils suppriment la sensation de paroi froide lorsque l’on les approche, d’où une expansion de l’espace vie dans le logement. Il prend également sa part dans la lutte pour la limitation des gaz à effet de serre, à travers la baisse des consommations d’énergie - et donc de rejets - qu’il génère.
Un empilage de différents matériaux
Concrètement, ce sont des couches minces, invisibles à l’œil nu, qui procurent de nouvelles fonctionnalités au verre : basse émissivité, contrôle solaire ou encore caractéristiques autonettoyantes. Il s’agit d’un empilage de différents matériaux à l’échelle du micron, qui vont permettre aux rayons solaires de passer à travers le vitrage sans jamais pouvoir en ressortir. Cette technologie, qui date du début des années 80 et ne cesse d’évoluer depuis, se caractérise par une action directe sur le rayonnement, soit un paramètre important de déperdition d’énergie. Un double vitrage banal n’agit que sur les pertes dues à la conduction et à la convection. En agissant sur le rayonnement, les VIR jouent sur les trois éléments fondamentaux de transfert d’énergie thermique.
Pour obtenir ces caractéristiques, ils sont composés d’une mince couche 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. Deux procédés permettent d’effectuer le dépôt de cette couche : le dépôt pyrolytique à la sortie du four, à la température de 700 °C (appelé couche dure), ou sous vide par bombardement électronique, dans des enceintes spéciales (couche tendre). Ces couches font office de barrière thermique à l’intérieur même du double vitrage, en renvoyant la chaleur vers l’intérieur du bâtiment. Des performances encore accrues en remplaçant la couche d’air entre les deux vitres par un gaz rare comme l’argon. Insensibles aux rayonnements ultraviolets, ces gaz présentent une meilleure résistance thermique que l’air.
Différents vitrages, en fonction de l’exposition au soleil
Ces couches minces jouent également un rôle de plus en plus important dans le confort d’été en réduisant notamment les apports énergétiques excédentaires. Ils peuvent associer une couche peu émissive contribuant au confort d’hiver, à un bon facteur solaire qui préserve le confort d’été, en plaçant ladite couche en face 2 du double vitrage, c’est-à-dire du côté extérieur de la lame d’air. En fait, il est important, dans le neuf comme en rénovation, de placer différents vitrages en fonction de leur exposition. Schématiquement, la stratégie est la suivante : pour les fenêtres exposées au soleil, la couche peu émissive est placée de préférence en face 3, si l’on veut utiliser le gain thermique. En revanche, les couches associant les deux fonctions basse émissivité et facteur solaire bas seront placées de préférence en face 2 pour limiter les apports de soleil. Caractéristique importante quand on sait que la production d’une frigorie coûte six à sept fois plus cher que celle d’une calorie. Ce type de vitrage apporte donc une contribution non négligeable dans les bâtiments climatisés. Mais il ne saurait se substituer à un contrôle solaire.
Des VIR en triple vitrage
Viennent alors en renfort les stores roulants et brise-soleil mobiles, lesquels assurent protection contre le rayonnement… donc générant des économies. Bien sûr, les VIR sont utilisables en triple vitrage. S’ils ne font pas encore partie du paysage comme chez nos voisins allemands, ils font néanmoins une percée remarquée depuis le début du siècle. Ils comportent deux couches à faible émissivité et donc deux lames de gaz rare, d’où des qualités démultipliées. Ils permettent également de limiter la transmission du bruit et d’améliorer en conséquence les performances acoustiques. Leur utilisation entraîne une adaptation des menuiseries : plus lourds et par définition plus larges, ils requièrent une feuillure plus large et des paumelles renforcées.
Comme tous les doubles vitrages classiques, les VIR peuvent proposer d’autres fonctions complémentaires, telles que le renforcement de l’isolation acoustique, la sécurité des biens et des personnes, la protection contre l’incendie. Les contraintes croisées de type acoustique, thermique et sécurité, c’est aujourd’hui la seconde grande tendance en matière de vitrage. Les nouvelles générations de vitrages acoustiques comprennent deux ou plusieurs feuilles de verre, assemblées par un ou plusieurs films PVB invisibles. Ces derniers, particulièrement tendres, agissent comme un amortisseur contre le bruit. Le tout sans altérer la transparence et la clarté du verre et sans nuire à ses qualités thermiques. Montés en double vitrage pour des applications en façade, 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 produit assure en plus, via le film plastique, une protection contre les risques de blessures, ainsi qu’une barrière résiduelle en cas d’effraction.
L’interposition de couches, en revanche, 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 nous pouvons aujourd’hui proposer des verres quasiment neutres en termes de rendu des couleurs (98 %). On peut également rechercher l’effet inverse, surtout en été. Il existe donc des VIR dotés de couches de protection solaire - la transmission lumineuse sera alors de l’ordre de 70 à 75 % -, ou des produits colorés qui ne laissent pénétrer que 40 à 50 % de lumière.
Propriétés hydrophiles et photocatalytiques
Autre couche, autre fonction : le vitrage autonettoyant. Cette fois, c’est le dioxyde de titane qui procure au vitrage cette caractéristique. Déposé en couche mince sur la face extérieure du matériau minéral, il apporte au vitrage des propriétés hydrophiles et photocatalytiques. Il joue sur le principe de la double action de la lumière du jour (UV) et de l’eau.
La lumière du jour décompose les saletés organiques, tout en rendant la surface hydrophile. Ainsi, la pluie, en s’étalant sur le verre, élimine résidus et poussières minérales sans laisser de traces. Le film n’altère en rien la vision à travers le vitrage, même lorsqu’il pleut. Transparence et aspect visuel sont comparables à ceux d’un verre classique. Des vitrages qui sont utilisables dans toutes les applications extérieures (vitres, vérandas, baies vitrées et toits de verre) ou dans des applications en façade, à la verticale et en biais. Ils sont disponibles en verre monolithique, ainsi que dans tous les produits transformés : verres feuilletés, trempés, et bien sûr double vitrage à isolation thermique renforcée. Leur utilisation n’est pas anecdotique et s’avère intéressante à plus d’un titre.
Ainsi, ils entraînent des baisses de dépenses d’entretien, baisses parfois remarquables puisqu’elles peuvent aller jusqu’à 50 %. Cette donnée, apparemment anodine, est en réalité primordiale, car intégrée dans les critères HQE : ce type de produit limite de manière conséquente l’utilisation d’eau mais aussi de détergents. Cependant, ils ne rendent pas le nettoyage totalement facultatif ou superflu mais, lorsque celui-ci s’avère nécessaire, ils le facilitent grandement, la saleté accrochant beaucoup moins.
En matière de coût, les vitrages à couches s’avèrent, bien entendu, plus onéreux qu’un banal vitrage. Il est aussi très difficile de donner des exemples tant les propriétés et applications possibles sont légion. En revanche, les industriels estiment le retour sur investissement d’un vitrage VIR à environ deux ans. À ramener à la durée de vie d’une fenêtre d’une durée approximative de trente ans.
