LA CONTRIBUTION DES FENÊTRESLA CONTRIBUTION DES FENÊTRESALUMINIUM A LA PERFORMANCE ALUMINIUM A LA PERFORMANCE ÉÉNERGNERGÉÉTIQUE DES BÂTIMENTSTIQUE DES BÂTIMENTS
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
Les critères de performance énergétique des fenêtres aluminium
Impact des fenêtres sur la consommationd’un bâtiment d’habitation
Approche RT2005
Présentation des résultats de simulations réalisées par POUGET Consultants
Fenêtres à triple vitrageEfficacité énergétique réelle en France?
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
3 indicateurs caract3 indicateurs caractéérisentrisentles performances les performances éénergnergéétiquestiques
des fenêtresdes fenêtres
Critères de performance
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
Coefficient de transmission thermique de la fenêtre qui traduit sa capacité à conserverla température intérieure (associé à un volet il devient U jour nuit)
Facteur solaire de la fenêtre qui traduitsa capacité à transmettre la chaleur d’origine solaire à l’intérieur du local
Facteur de transmission lumineuse de la fenêtre qui traduit sa capacité à transmettrela lumière naturelle à l’intérieur du local
Critères de performance
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transmission thermique fenêtre vitrée
Il s’exprime en Watt/m² pour 1° de différence detempérature entre l’intérieur et l’extérieur
Plus est bas, plus la fenêtre est isolante
Dépend des coefficients :: Coefficient surfacique de transmission thermique au centre du vitrage
: Coefficient surfacique moyen du cadre de fenêtre
ψg : Coefficient de transmission thermique linéique de liaison vitrage/cadre de fenêtre (prend en compte les déperditionsde l’intercalaire à la périphérie du vitrage isolant)
Critères de performance
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Ψg liaison vitrage cadre et intercalaire du vitrage isolant
(g pour glass)U au centredu vitrage
(f pour frame)U du cadre
transmission thermique fenêtre
Critères de performance
surface totale fenêtreUw =
Ug x surface du vitrage + Uf x surface cadre + Ψg x périmètre vitrage
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Les nouveaux intercalaires non métalliques (bords chauds) des vitrages
isolants permettent d’abaisser sensiblement le ψg et ainsi d’améliorer
le de 0,1 à 0,2 W/m²K
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Critères de performance
Il s’exprime en Watt/m² comme le
: coefficient fenêtre vitrée
: coefficient fenêtre avec volet
==++2
Ujn ou U jour nuit, la fenêtre vitrée et son volet extérieur
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Critères de performance
fenêtre avec volet extérieur
le volet extérieur protégela fenêtre et ainsi améliore
l’isolation
coefficient moyen et
fenêtre vitrée
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La présence d’un volet isolantpermet d’obtenir un Ujn
d’environ 0.2 watt < au Uw
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Compris entre 0 et 1, plus Sw est haut, plusla quantité de chaleur transmise augmente; on calcule un Sw hiver et un Sw été
le calcul (règles ThS) prend en compte :: facteur solaire du vitrage (avec protection solaire éventuelle pour Sw été)
: facteur solaire des profilés
: rapport de surface fenêtre/vitrage
Critères de performance
facteur solaire de la fenêtre vitrée
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facteur solaire du vitrage
Critères de performance
Fenêtre
Transmission secondaire
Réflexion secondaire
Réflexion de l'énergie
par la paroi
Transmission secondaire
Transmission directe d'énergie à l'intérieur
Facteur Solaire
Absorption
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Pour une fenêtre posée au nu intérieur (>20cm), Sw est multiplié par 0.9 pour tenir
compte de l’ombredes tableaux
facteur solaire de la fenêtre vitrée
Critères de performance
Sg x surface vitrage + Sf x surface profilsurface totale vitrage+cadreSw =
facteur solaire cadre
facteur solaire vitrage
Vitrage + éventuelle protection
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2 fenêtres de même dimensionéquipées du même vitrage peuvent
avoir des facteurs solaires différentsen fonction de la nature et
de l’épaisseur de leur cadre
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facteur de transmission lumineuse de la fenêtre vitrée
Compris entre 0 et 1, plus est haut, plusla quantité de lumière naturelle augmente
Il dépend
du coefficient du vitrage
du rapport de surface fenêtre/vitrage
Critères de performance
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
2 fenêtres de même dimension équipéesdu même vitrage peuvent avoir
des facteurs de transmission lumineusedifférents en fonction de l’épaisseur
de leur cadre
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Impact des fenêtres sur la consommation
Impact des fenêtres surImpact des fenêtres surla consommation dla consommation d’’un un bâtiment dbâtiment d’’habitationhabitation
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En plus des coefficients Uw ou Ujn , Sw , Tlde la fenêtre, 3 autres paramètres liésau bâtiment doivent être considérés :
Impact des fenêtres sur la consommation
Sa zone climatique
L’orientation sud, nord, est, ouest de ses fenêtres
La surface des fenêtres
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La connaissance de ces paramètres pour les fenêtres d’un bâtiment donné permet
le calcul de la consommation de ce bâtiment,en fonction de l’influence des fenêtres,
pour les postes chauffage et éclairage.
Impact des fenêtres sur la consommation
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Impact des fenêtres sur la consommation
• calcul de la consommation de chauffage :déperditions – apports solairesparamètres utilisés : Uw, , , , , zone climatique
calcul consommation éclairage :lumière électrique – lumière naturelleparamètres utilisés : Uw, , , , zone climatique
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La valorisation des apports solairesd’hiver n’exclut pas la prise en
compte du confort d’été grâce àun Sw été bas obtenu par l’utilisation
d’une protection extérieure
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Approche RT 2005
CalculCalculdes consommationsdes consommationssuivant la RT 2005suivant la RT 2005
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Chauffage (de 40 à 70%) ≈≈ 55%55%
Eau chaude (de 20 à 50%) ≈≈ 35%35%
Éclairage ≈≈ 5%5%
Ventilation (VMC) ≈≈ 5%5%
Approche RT 2005
* non climatisé
Les postes de consommation d’un bâtiment d’habitation* selon la zone climatique
et l’énergie utilisée
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Comparaison entre le calcul de la consommation conventionnelle globale C d’un bâtiment
et le calcul de sa consommation de référence Créf«« droit droit àà consommerconsommer »»,
C doit être inférieur à CréfC est calculé avec les caractéristiques réellesde tous les éléments du projetCréf est calculé avec des caractéristiques de référence
Approche RT 2005Rappel du principeRappel du principede la rde la rééglementation thermique RT 2005glementation thermique RT 2005
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approche RT 2005
8 zones climatiques8 zones climatiques
29 22
56
44 49
5372
28
7895
91 7751
10
8945
581836
52
70
2521
7103
2387
19
6963
15
48 07 26
38
01
73
05
0484
13
11
66
83
2B
2A
06
3481
82
31
096564
40
3324
47
1617
79 8685
H1aH1bH1cH2aH2bH2cH2dH3
1246
3230
42
43
74
36
8768
88
5455
08
5767
0260
80
6259
4137
35
50 14
6127
76
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2,11,8habitation
Zone H3 ≤ 800 m
Zones H1 H2 et H3 > 800 m
W/m² °k
de rde rééfféérencerence
approche RT 2005
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hiver
approche RT 2005
} 0,40
Facteur solaire et transmissionFacteur solaire et transmissionlumineuse de rlumineuse de rééfféérencerence
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approche RT 2005
Orientation de rOrientation de rééfféérencerence
Logements collectifsMaisons individuelles
NORDNORD20 %
SUD40 % SUD
EST20 %
EST
OUEST20 % OUEST
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Pour les bâtiments dont la surface fenêtres est supérieure,le calcul des déperditions de référence est effectué avec :
= 1,8 jusqu’à 17% et 0,36 (Uréf mur isolé) au-delà
Le calcul des apports de référence est effectué avec : = 0,40 jusqu’à 17% et 0,01 (facteur solaire mur isolé)
au delà
approche RT 2005
Surface de rSurface de rééfféérence des fenêtresrence des fenêtres
La surface de référence des fenêtresdes bâtiments d’habitation est considérée égaleà 1/6ème de la surface habitable soit environ 17%
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Thermiquement la performance des fenêtres est jusqu’àaujourd’hui évaluée principalement sous l’angle de l’isolation
valeur vvvv
Or les caractéristiques énergétiques des fenêtres influant surla consommation d’un bâtiment sont en fait plus nombreuses :
Seules des simulations détaillées peuvent permettrede déterminer l’importance relative de chaque caractéristique
et de mesurer leur effet sur la consommation globale
Simulations
SimulationsSimulations
, , surface orientationhiver, ,
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Simulations rSimulations rééalisaliséées es parparle bureau le bureau dd’é’études thermiquestudes thermiques
POUGET POUGET ConsultantsConsultants
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• Énergie de chauffage : gaz
• 1 système constructif : Inertie moyenne
Méthode de calcul : règles Th CE version 1.0.8
Simulations
Domaine dDomaine d’é’étude : maison individuelletude : maison individuelle
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Hygroréglable BVMC
ChaudièreEau chaude sanitaire
Emetteurs basse températureChauffage
terre plein et isolant (TMS 47) sous chape,Plancher bas
Planelle en bout de dallePlancher Intermédiaire
Maçonnerie et isolant (10 TH32)Structure / isolation
Selon les simulationsFenêtres
Combles perdus 24 cm de LDV déroulée.Toiture
1 SDB et 2 WCNombre SDB, WC
T5Type
R+1 / 5.20 mHauteur du bâtiment
115.6 m²Surface habitable du bâtiment
Simulations
CaractCaractééristiques de la maison individuelle ristiques de la maison individuelle éétuditudiééee
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Maison individuelle étudiée
Simulations
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surface 12% 17%* 26%
orientation équi 40%S* 60%Srépartition 20%ENO 15% EO
10%N
ou 2,1 1,8* 1,6
0,35 0,40* 0,45
* paramètres de référence RT 2005
Simulations
ParamParamèètres simultres simuléés s ddééfinissant les fenêtres :finissant les fenêtres :
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Variation de chaque paramètre isolément(les autres étant à la valeur de référence) pour
déterminer son impact sur la consommationde la maison par rapport
à la consommation de référence
Les tableaux qui suivent expriment les écarts en pourcentage sur C consommation globale par
rapport à Créf consommation de référence
Simulations
Principe de la simulationPrincipe de la simulation
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
1.8 W/m²K, 40S+3x20, =0.4
Simulations
Variation de la surface des fenêtresVariation de la surface des fenêtres
-1,7%-1,2%+0,2%+0,1%26%
0%0%0%0%Réf. 17%
+1,9%+1,3%+0,5%+0,6%12%
H2cH2aH1cH1a/
Surfacehabitable
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Lorsque la surface des fenêtres augmente,la consommationaugmente très peu dansles zones froides et diminue dansles zones chaudes
Mais réduire la surface des fenêtres augmentela consommation de plusen plus vers les zones chaudes
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Uw = 1.8 W/m²K, = 17%, = 0.4
Simulations
Variation de lVariation de l’’orientationorientation
-2,4%-2,2%-1,8%-1,8%60S/15E15O/10N
0%0%0%0%Réf.
40S/20E 20O/20N
+1,8%+1,3%+1,3%+1,3%Equirépartition
H2cH2aH1cH1a
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On gagne environ 2% en passant del’orientation de référence à une orientation
plus favorable (60% Sud, 15% Est et Ouest et 10% Nord).
Ce gain atteint environ 4% pour les zones les plus chaudes H2d H3
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
= 17%, 40S+3x20, = 0.4
Simulations
Variation ou
+2,7%+2,7%+2,7%+2,7%2.1 W/m2K
0%0%0%0%Réf. 1.8 W/m2k
-1,8%-1,8%-1,8%-1,8%1.6 W/m2K
H2cH2aH1cH1a
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L’influence du cœfficient est notable surla performance énergétique
En généralisant on a
0,1 de ≈ 1% sur C pour 17% de surface
0,8% sur C pour 12% de surface
1,6% sur C pour 26% de surface
Simulations
Variation ou Variation ou
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= 17%, 40S+3x20, =1.8
Simulations
Variation duVariation du
+2,4%+2,1%+2%+2%0.35
0%0%0%0%Réf. 0.40
-2,4%-2,3%-1,9%-1,9%0.45
H2cH2aH1cH1a
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
L’ influence du coefficient sur la performance énergétique est déterminant
En généralisant on a en Zone froide H1 :0,05 de ≈ 1,8 % sur C pour 17% de surface
1,4 % sur C pour 12% de surface2,4 % sur C pour 26% de surface
Et en Zones chaudes H2 et H3 :L’effet sur C est augmenté de ≈ 0,5%
Simulations
Variation du Variation du
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= 17%, 40 S+3x20
SimulationsVariation des coefficientsVariation des coefficientset combinet combinééss
+0,3 %+0,1%-0,2%-0,1%1.6 et 0.35
+2,4 %+2,1%+2%+2%1.8 et 0.35
0 %0%0%0%Réf.1.8 et 0.4
- 2,4 %-2,3%-1,9%-1,9%1.8 et 0.45
+0.7 %+0,8%+1,2%+1,2%2.1 et 0.45
H2cH2aH1cH1aet
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
La fenêtre star est de Uw 1.8 et Sw 0.45 !!!L’augmentation de la surface avec cette combinaison en orientation sud diminuela consommation dans toutes les zones
Et la fenêtre produit plus d’énergiequ’elle n’en consomme…
Et la fenêtre devient facteur d’économie d’énergie…
Simulations
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
La fenêtre star est de Uw 1.8 et Sw 0.45 !!!
Cette combinaison permet avec 26% de fenêtreset orientées à 60% au sud une baisse de consommation
de 3,5% à 11,5%*par rapport à la consommation de référence
Dans ces conditions cette diminution sur la consommation globale représente de 4% à 26,5%* d’économie sur la seule
consommation de chauffage* Selon la zone climatique
Simulations
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En région nord comme en région sud, ajouter une fenêtre orientée SUD est plus économique qu’un mur
OUI aux économies de chauffage en hiver avec des apports solaires par un Sw hiver le plus élevé possible
OUI au confort d’été assuré par l’utilisation de protections extérieures (volets,stores, masques…Sw été le plus bas
possible)
Simulations
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Les mêmes simulations pour des immeubles d’habitation collectifs conduisent aux mêmes conclusions
Pour bien choisir une fenêtre il faut d’abord considérer son utilisation finale puis optimiser ses caractéristiques
énergétiques
Cette démarche s’applique à la construction neuve et à la rénovation, ATTENTION à la dégradation des apports solaires et
lumineux en cas de pose sur dormant existant
Simulations
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FENETRES A TRIPLE VITRAGE :
EFFICACITE ENERGETIQUE REELLE EN FRANCE ???
Mode, Lobbying, ou réalité?
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Performances comparPerformances comparéées des doubles et es des doubles et triples vitrages :triples vitrages :
Les meilleurs VIR (Vitrages à Isolation Renforcée):
Doubles vitragesDoubles vitrages: Une lame d’air de 12mm remplissage Argon et une couche basse émissivité en face 3Ug = 1,2 = 1,2 àà 1,1 W/m1,1 W/m²²k = 0,65 et = 0,8k = 0,65 et = 0,8
Épaisseur en 4/16/4 de 24mm et un poids de 20Kg/m²
Triples vitragesTriples vitrages: Deux lames d’air de 12mm remplissage Argon et 2 couches basse émissivité en faces 3 et 5
= 0,7 0,7 àà 0,5 W/m0,5 W/m²²k = 0,5 et = 0,7k = 0,5 et = 0,7
Épaisseur en 4/12/4/12/4 de 36mm et un poids de 30Kg/m²
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Performances comparPerformances comparéées des doubles et es des doubles et triples vitrages :triples vitrages :
Le triple vitrage amLe triple vitrage amééliore donc le coefficient liore donc le coefficient de transmission thermique de transmission thermique mais il dmais il dééttéériore le facteur solaire riore le facteur solaire et le coefficient de transmission lumineuseet le coefficient de transmission lumineuse
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Contribution Contribution àà la consommation des la consommation des bâtiments des fenêtres bâtiments des fenêtres ééquipquipéées de doubles es de doubles
ou de triples vitragesou de triples vitrages
Fenêtres comparFenêtres comparéées : es :
Fenêtre aluminiumFenêtre aluminium àà profilprofiléés RPT ouvrant cachs RPT ouvrant cachéé et double et double vitrage VIR : vitrage VIR :
= 1,6 W/M= 1,6 W/M²²k = 0,45k = 0,45
Fenêtre PVCFenêtre PVC et triple vitrage VIR : et triple vitrage VIR :
= 0,75 W/M= 0,75 W/M²²k = 0,28k = 0,28
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
Contribution Contribution àà la consommation des la consommation des bâtiments des fenêtres bâtiments des fenêtres ééquipquipéées de doubles es de doubles
ou de triples vitragesou de triples vitrages
Fenêtres comparées :
Fenêtre aluminium à profilés RPT ouvrant caché et double vitrage VIR :
= 1,6 W/M²k = 0,45
Fenêtre PVC et triple vitrage VIR :
= 0,75 W/M²k = 0,28
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Contribution Contribution àà la consommation des la consommation des bâtiments des fenêtres bâtiments des fenêtres ééquipquipéées de doubles es de doubles
ou de triples vitragesou de triples vitrages
Analyse des résultats :
Les gains de consommation avec la fenêtre triple vitrages sont faibles voire même négatif ! Alors que le Uw est abaisséde plus de 50% !
La dégradation du facteur solaire et l’augmentation des profilés des fenêtres triple vitrage pénalisent les apports solaires d’hiver
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Contribution Contribution àà la consommation des la consommation des bâtiments des fenêtres bâtiments des fenêtres ééquipquipéées de doubles es de doubles
ou de triples vitragesou de triples vitrages
Analyse des résultats :
Les conditions météorologiques des 8 zones climatiques ne sont pas comparables avec celles de nos voisins du nord de l’Europe
Les gains en consommation d’énergie avec des fenêtres équipées de triples vitrages sont disproportionnés avec l’augmentation des coûts, contraintes techniques et augmentation de matières (+ 50% de float; + 100% de barrière d’étanchéité; + 100% de couche basse émissivité )
Perf ormances énergétiques des f enêtres alu – mars 2008
Merci de votre attentionMerci de votre attention