Isolation vitrages à isolation renforcée

La diffusion de la lumière naturelle est le rôle primordial des vitrages, elle assure la salubrité des locaux, le confort visuel et l’économie d’énergie (absence de lampes allumées dans la journée). Toutes les maisons actuelles sont équipées de larges fenêtres et de grandes baies vitrées.  Les grandes baies généreuses ont profondément modifié l'architecture de nos habitats, apporté un confort lumineux, et modifié les habitudes de vie à la différence de nos grands-parents qui vivaient dans des pièces sombres.

L'inconvénient du verre : un mauvais isolant 

L’inconvénient majeur est lié au verre qui est un très mauvais isolant et un très bon conducteur de chaleur.

• L'effet de serre est utilisé par les jardiniers qui constatent que derrière des vitres, la température monte très rapidement et décroit tout aussi rapidement quand la température baisse à l'extérieur.
• Les parois vitrées sont les surfaces de la maison les plus vulnérables aux déperditions thermiques hivernales (condensation et sensation de froid), car elles doivent répondre aux fonctions d'ouverture et de transparence.

Déperditions des vitrages

L'importance des déperditions des vitrages des fenêtres est conséquente.

À partir des années 70, faisant suite à l’augmentation de l’énergie due aux chocs pétroliers, l'importance des déperditions des fenêtres et baies à été prise en compte. Les recherches ont permis de créer le double vitrage pour économiser l'énergie. Il est constitué de deux vitres séparées par une lame d'air qui est un bien meilleur isolant que le verre,
En effet, l'air est un excellent isolant, il améliore également le confort thermique et phonique. Il réduit les pertes de chaleur, la condensation en hiver et l'effet de « paroi froide ». L’augmentation de l'épaisseur de la lame d'air a été ensuite un axe de recherche.

Les tests ont permis de constater qu'au-delà d'une épaisseur d'air de 16 mm, des phénomènes de convection se formaient entre les deux vitres qui annulaient tout bénéfice supplémentaire : 3 ou 5 cm d'air n'isolent pas mieux que 16 mm.

L’air a été substitué par des gaz moins conducteurs de chaleur, l'argon et krypton, qui ont permis d'améliorer sensiblement l'isolation. Ces gaz ne permettant pas de descendre en dessous d'un Ug de 2,5 W/m2.K, un vide d'air, le meilleur isolant, à été crée entre les deux vitres. Mais ce vide d’air soumet le verre à des pressions trop importantes, avec des risques d'éclatement, pour envisager un usage pour l'habitat. Autre effet lié : la condensation se dépose à l'extérieur du vitrage.

Le fabricant Velux de fenêtres de toit pénalisé par les normes 2020 (la nouvelle loi sur les vitrages). Photo Picbleu

La prise en compte du spectre solaire 

Une autre solution technique a consisté à teinter les vitrages pour réduire les gains solaires et l'éblouissement. Des couches sublimées réduisent fortement la lumière à l'intérieur, ces vitrages sont surtout employés dans les bâtiments abritant des bureaux.

• Les dernières techniques reposent sur le constat que le rayonnement solaire est composé de longueurs d'onde dont une partie seulement du spectre nous est visible, la lumière, et une autre partie, les infrarouges et les ultraviolets sont imperceptibles à l'œil.
  

Les techniques récentes ont permis de vérifier que les longueurs d'onde possèdent une forte intensité énergétique. Une solution a été trouvée grâce à de fines couches transparentes d'oxydes métalliques ou d'argent, d'une épaisseur de l'ordre du nanomètre (milliardième de mètre) sublimées sur l'une des faces intérieures du double vitrage, on peut sélectionner les longueurs d'onde que l'on souhaite soit laisser pénétrer dans la pièce, soit conserver à l'intérieur de l'habitat ou encore réfléchir vers l'extérieur.

• L'action sélective de ces métaux crée une couche dite faiblement émissive. Elle peut former une barrière thermique qui retient à l'intérieur la chaleur émise par les appareils de chauffage. Elle peut aussi empêcher l'énergie solaire de pénétrer tout en préservant la transmission lumineuse pour un haut niveau d'éclairement intérieur. De plus, en réduisant les entrées de rayons ultraviolets, elle réduit la décoloration des meubles, des tissus et des peintures.

Le spectre solaire est composé de longueurs d'ondes de différentes fréquences, dont nous ne percevons qu'une petite partie. Il est ainsi possible de limiter les UV et les infrarouges sans que cela modifie notre perception des couleurs.

Le spectre solaire 

Il se répartit selon 3 types de rayonnements 

Les ultraviolets (UVA et UVB) qui ont une longueur d’onde comprise entre 280 et 380 nm. Ils représentent environ 5 % de la quantité totale du rayonnement solaire. La partie visible du spectre. Il s’agit de la partie du rayonnement solaire compris entre 380 et 700 nm. C’est dans ce domaine visible que l’énergie solaire est la plus intense. Elle représente 50 % de la quantité totale du rayonnement solaire.

Les infrarouges (IRA et IRB) qui correspondent aux longueurs d’onde comprises entre 700 et 2 500 nm. Ils représentent environ 45 % du spectre solaire.

Le rayonnement solaire 

Il fournit 66 millions de Watts/m2 sur notre Terre.

Le rayonnement solaire ne correspond qu’à une partie du spectre des ondes électromagnétiques.

• Le spectre solaire avant son entrée dans l'atmosphère ressemble à celui d'un corps noir à 6500 °K. Certaines longueurs d'onde sont absorbées par les molécules constituant l'air et la couche d'ozone.
• Le soleil dégage autour de lui une énergie de 66 millions de W/m2, produite par des réactions nucléaires en chaîne.
• Une fraction limitée de cette énergie atteint les limites de notre atmosphère.

Ce rayonnement (appelé constante solaire) équivaut à 1 353 W/m2. L’énergie reçue au niveau du sol est plus faible que cette valeur, car l’atmosphère absorbe environ 15 % du rayonnement solaire et la réémet dans toutes les directions sous forme de rayonnement diffus.

L'atmosphère réfléchissante

L’atmosphère réfléchit environ 6 % du rayonnement solaire vers l’espace. Le rayonnement global au niveau du sol se définit donc comme la somme du rayonnement direct et du rayonnement diffus. 

• L’énergie reçue par une surface dépend également de l’orientation de la surface considérée, de la couverture nuageuse, de la saison, de la latitude, des conditions météorologiques, du relief, de la pollution, etc.

Les nouveaux bâtiments RT 2020sont soumis à des règles strictes de construction destinées à limiter la consommation énergétique.

La transition énergétique 

pour passer à une société plus économe 

La transition énergétique est une étape pour passer de la société de consommation que nous connaissons avec une consommation sans limites de pétrole et d'énergies fossiles à une société plus sobre et simplement plus respectueuse de l'environnement sans pouvoir encore utiliser le terme écologique. 

La transition énergétique est une simple étape, mais nécessaire pour passer à une société plus économe grâce :

• à la rénovation des logements 
• à l'aide financière Maprimrénov importante apportée par les pouvoirs publics.