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L'Art de l'isolation
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Matériaux
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Le vitrage n'est pas doué pour isoler sauf s'il voit double ou triple avec du gaz entre les verres et une menuiserie tout autour bien isolée. Voici les différentes solutions et leurs mesures techniques
Menuiseries et isolation
La conductivité thermique λ du verre est de 1,16 W/m K. Pour obtenir la valeur préconisée par la RT existante pour les murs (supérieur ou égal à 3,2 m2 K/W), il faudrait donc des vitres de près de 3,75 m d’épaisseur !
En effet, la conductivité de l’air immobile et sec baisse déjà à 0,22 W/mK, ce qui en fait un excellent isolant, qui offre l’avantage incomparable vis-à-vis de ses concurrents d’être parfaitement transparent. Et si le verre est parfaitement nul en isolation, il constitue un partenaire idéal, en apportant ses performances mécaniques inégalées. Les vitrages multiples sont donc les rejetons du mariage de la carpe et du lapin.
Attention à bien poser le châssis sans laisser de fuites d'air sinon votre investissement sera jeté... par la fenêtre
Les performances d'une baie
Dans la RE 2020, quel que soit le produit mis en œuvre, le coefficient Uw de chaque baie doit être au moins de 1,3 W/m2 K. Pour le facteur solaire Sw, la réglementation impose le respect de minima qui dépendent de la zone climatique, de l’orientation des baies et même de l’exposition au bruit. Notez qu’il faut le différencier du coefficient « g » qui ne concerne que le vitrage. Le facteur Sw d’une fenêtre dans son ensemble, menuiserie comprise, est toujours inférieur à son seul coefficient g.
En pratique, un bon facteur Sw, qui illustre l’effet de serre, est très utile en hiver, mais c’est une catastrophe en été. L’idéal est donc de le favoriser en hiver et de le limiter en été. Une grande partie du travail est assurée par le soleil lui-même et sa course dans le ciel qui varie d’une saison à l’autre, rasant en hiver, vertical en été. Un brise-soleil fixe peut très bien laisser passer toute la lumière en hiver et s’y opposer en été. C’est juste une question d’angle, de masque ou d’orientation.
D’autres critères sont à prendre en compte et notamment le facteur de transmission lumineuse d’une fenêtre vitrée, noté TLw, et compris entre 0 et 1. Il traduit la capacité du vitrage à transmettre la lumière naturelle et non plus la seule chaleur. Un bon facteur TL, proche de 1, permet de limiter le recours à l’éclairage électrique. Dans une épave thermique, cette notion n’a aucune importance. Mais dans un bâtiment basse consommation ou à énergie positive, surtout s’il s’agit de bureaux, il y a un gisement d’économies à étudier. Comme il se doit, TLw et Sw ne sont pas liés. Ils dépendent de la technologie mise en œuvre (simple, double, triple vitrage…) et des critères d’implantation. Toutefois, comme Sw, un bon TLw tend à limiter les performances Uw. En cas de conflit d’intérêt, ce dernier est toujours à privilégier.
Les meilleurs doubles vitrages à isolation renforcée et remplissage argon, en 4-16-4, avec intercalaires spécifiques (warm edge) atteignent un coefficient Ug de 1 W/m2 K.
Les composants d'une baie
Le coefficient Uw de la fenêtre est le résultat de la combinaison des coefficients du verre Ug et du cadre Uf.
Pour les menuiseries
Tous les matériaux sont compatibles avec les exigences des RT actuelles, pour le neuf ou la rénovation. Pour obtenir ce résultat, et à l’exception du bois, il faut fabriquer des profilés à chambres et/ou barrettes isolantes, voire de menuiseries mixtes associant différents matériaux, choisis en fonction de leurs caractéristiques afin d’optimiser les performances.
Le double vitrage
Deux verres traités enferment une lame d’air ou de gaz étanche. Les performances dépendent du traitement reçu, en général des oxydes métalliques, qui laissent passer la chaleur extérieure et l’empêchent de ressortir, du gaz enfermé (air sec, argon, krypton), et de l’espace intérieur.
Les meilleurs doubles vitrages à isolation renforcée et remplissage argon, en 4-16-4, avec intercalaires spécifiques (warm edge) atteignent un coefficient Ug de 1 W/m2 K.
Le double vitrage à isolation renforcée est désormais un standard. Il est vraiment important de choisir les fenêtres les plus performantes possibles en fonction de leur orientation.
Le triple vitrage
Ajoutez une vitre supplémentaire au double vitrage précédent et vous obtenez un ensemble encore plus performant, mais au détriment du facteur solaire et du coefficient de transmission lumineuse. C’est toujours une barrière de plus que le rayon solaire doit franchir. Dans ces conditions, le coefficient Ug parvient à 0,5 W/m2 K. Dans l’absolu, il serait possible de concevoir du quadruple, quintuple ou sextuple vitrage. Mais le gain sur le coefficient Ug est faible, le surcoût évident et le facteur g de plus en plus médiocre. À cela s’ajoutent un poids et une épaisseur de plus en plus importants. Notez aussi que le coefficient U (g ou w) dépend de la surface de la baie. Ainsi, lorsque l’exposition est mauvaise, au nord par exemple, une petite fenêtre en double vitrage s’en tire mieux qu’une grande en triple. L’idéal étant, bien sûr, une petite en triple.
L’important, c'est la pose
Les performances thermiques et techniques de la fenêtre sont importantes. La qualité de la pose l’est plus encore. Car une bonne part des déperditions thermiques siège à la liaison entre le cadre dormant et la paroi. Et l’isolation de cette dernière complique encore les choses.
Ainsi, faut-il fixer la fenêtre dans l’isolant ou dans la maçonnerie, c’est-à-dire privilégier l’efficacité thermique ou la résistance mécanique ?
Comment procéder en cas d’isolation par l’extérieur, de coffre de volet roulant ?
Ainsi, dans le neuf comme en rénovation, l’installation des fenêtres est toujours un cas particulier. Dans tous les cas, il convient de vérifier l’étanchéité à l’air et l’élimination des ponts thermiques.
Et encore de l'isolation ...
Cap au sud
- Au nord, les ouvertures perdent plus d’énergie qu’elles ne peuvent en collecter. Il faut donc renforcer leur capacité d’isolation. Cela passe par un Uw performant, des protections complémentaires comme des volets, des surfaces vitrées les plus petites possibles, tout en préservant un coefficient TLw minimum. Le facteur Sw est sans importance. Un triple vitrage convient bien.
- À l’est, l’ensoleillement est plus fort en début de journée, au printemps et en été. En hiver, il est faible. Il faut donc privilégier Uw, sans négliger le facteur Sw. Des volets sont efficaces pour maîtriser l’ensoleillement lorsqu’il est trop important.
- À l’ouest, la situation est l’inverse de l’est, mais les caractéristiques pour les vitrages sont identiques. L’échauffement est excessif en été, en fin de journée. Des protections extérieures, comme les volets, contribuent à limiter cet échauffement, en particulier pour les chambres.
- Au sud, à condition qu’il n’y ait pas d’effet de masque, c’est-à-dire des écrans (bâtiments, végétation, relief) qui masquent le soleil, il est conseillé de privilégier l’ensoleillement en hiver. Un bon facteur Sw permet d’en tirer parti. L’intérêt de cette orientation est qu’il est facile de contrôler le facteur solaire. Dans ces conditions, il est logique de concevoir de grandes baies, dotées de doubles vitrages à isolation renforcée.
Les portes et les volets
Les portes sont des baies comme les autres. Seule la dénomination du coefficient change de Uw à Ud. Pour optimiser les performances thermiques, privilégiez les portes pleines, comportant une isolation continue intégrée dans le vantail. Vérifiez et comparez avec le coefficient Ud d’une porte vitrée.
Les volets, pour leur part, sont plébiscités, car ils complètent efficacement les performances des baies, pile lorsque celles-ci sont les plus dégradées, c’est-à-dire la nuit, voire de jour en cas de fort ensoleillement. Le coefficient devient Ujn.
Pour le choix du modèle, il faut privilégier des volets pleins, isolés et les plus étanches à l’air possible. Il n’y a pas de type d’ouverture à privilégier. Toutefois les volets roulants ont tendance à se développer à cause de leur aspect pratique facilement motorisable. Dans ce cas, il faut faire attention à ce que le coffre d’enroulement ne provoque pas de pont thermique. Il existe des coffres isolants, compatibles avec la RE 2020. Il est aussi possible de poser les volets en applique extérieure. Envisagez les différentes solutions, dans le neuf en particulier.
