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Bât. CEEI – Domaine du Petit Arbois – BP88 – 13545 AIX-EN-PROVENCE cedex 04 06 12 94 83 50 - 04 88 19 75 09 Siret: 500 906 094 00015 Fax : 04 42 97 18 19 APE 7112B [email protected] 1/19

08 04 1978

Double ou triple vitrage ?

On entend un peu tout et n’importe quoi au sujet des fenêtres double et triple vitrage. Le triple vitrage est-il la panacée en termes d’économies d’énergies ? Est-il adapté à la France métropolitaine ?

Afin de se forger une opinion la plus objective possible, il est nécessaire d’entrer un peu dans la technique. Nous allons parler des menuiseries d’une façon générale, qu’il s’agisse de fenêtre, de baie vitrée ou de porte, que nous appellerons « fenêtre » pour simplifier.

Attention : les calculs qui suivent, ne portant que sur l’aspect statique hivernal de la fenêtre, sont réalisés pour donner une meilleure idée de la puissance des apports solaires en comparaison avec l’isolation d’un vitrage. Il s’agit d’un calcul théorique, qui ne peut pas tenir compte de toutes les spécificités de chaque cas particulier. Il ne s’agit que de donner des ordres d’idées pour une situation « normale ».

Nous listons en fin d’étude l’ensemble des « critères » non pris en compte dans les calculs, et qui peuvent modifier les résultats. En particulier, dans le cas de maisons passives, une simulation thermique dynamique est indispensable.

Sommaire

1.� Les coefficients U ............................................................................................................................................................................ 2�

2.� Facteur solaire S .............................................................................................................................................................................. 2�

3.� Qualité thermique de la fenêtre ...................................................................................................................................................... 3�

4.� Transformer le coefficient U en kWh .............................................................................................................................................. 4�

5.� Calcul des apports solaires ............................................................................................................................................................ 4�

6.� Caractéristiques climatiques .......................................................................................................................................................... 5�

7.� Consommation d’une fenêtre – simulation théorique .................................................................................................................. 7�

8.� Consommation d’une fenêtre – simulation en situation classique ............................................................................................. 9�

9.� Consommation d’une fenêtre – simulation en situation fortement masquée .......................................................................... 10�

10.� Comparaison avec un mur ............................................................................................................................................................ 11�

11.� Énergie grise .................................................................................................................................................................................. 13�

12.� Limites de l’étude ........................................................................................................................................................................... 13�

13.� Conclusions .................................................................................................................................................................................... 14�

14.� Remarques et commentaires apportés à l’étude ........................................................................................................................ 15�

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1. Les coefficients U

La performance énergétique d’une fenêtre est définie par un certain nombre de caractéristiques, dont la principale est la conductance thermique, le fameux coefficient Uw (« w » pour « window » – fenêtre en anglais). Le coefficient Uw est la caractéristique principale, mais c’est loin d’être la seule, et nombre de confusions sont créées par l’oubli des autres caractéristiques. Nous allons commencer par expliquer ce qu’est ce coefficient Uw, avant d’évoquer les autres caractéristiques.

Le coefficient U détermine d’une façon générale les déperditions d’une paroi, il décrit la puissance thermique nécessaire pour compenser les pertes de chaleur par unité de surface de cette paroi pour chaque degré d’écart entre l’intérieur et l’extérieur. L’unité est le watt par m² et par degré (W/(m².K). Plus le U est bas, plus la fenêtre sera isolante.

Dans le cas d’une fenêtre, les choses se compliquent déjà un peu, car il y a plusieurs matériaux : le verre de la fenêtre, mais aussi le châssis lui-même, en bois, en aluminium, en PVC, ou un mélange de ces matériaux ou d’autres encore. Il y a aussi les joints entre vitres, les joints entre ouvrants et dormant, et ceux entre le vitrage et le châssis. Il y a aussi la qualité de la jonction entre la menuiserie et le mur qui la porte.

Les déperditions du verre s’expriment par le coefficient Ug (« g » pour « glass » - verre en anglais). Mais il faut y ajouter les pertes de la menuiserie Uf (« f » pour « frame » - cadre en anglais) ainsi que les pertes au niveau du contact entre ces 2 composants (pertes linéiques �g). Le coefficient global Uw de la fenêtre découle de ces valeurs par une formule un peu complexe (somme des déperditions surfaciques et linéiques, divisée par la somme des surfaces). On constate déjà que les déperditions d’une fenêtre ne sont pas uniquement liées à la qualité du verre utilisé.

Mais cette fenêtre peut être équipée de rideaux, et de volets, ou d’un système équivalent, et là çà se complique nettement plus. En fonction du type de volets employés, de leur qualité thermique, et de leur étanchéité à l’air, de leur position ouverte ou fermée, ils vont limiter plus ou moins les déperditions (parfois les aggraver s’ils sont mal dimensionnés ou mal installés, dans des coffres non isolés). On calcule alors un nouveau coefficient Ujn, qui est la moyenne des coefficients Uw volets ouverts et Uwn volets fermés. On s’éloigne encore un peu du simple coefficient Ug du verre.

2. Facteur solaire S

Le facteur solaire d'un vitrage, avec ou sans protection, représente la proportion du « flux énergétique » (de la quantité de lumière solaire) que le vitrage et sa protection laissent passer, par rapport au flux énergétique incident. Le facteur solaire est la somme de la partie transmise du flux énergétique et de la partie absorbée réémise vers l'intérieur du local.

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Source : ADEME

La partie réémise vers l'intérieur comprend deux éléments : une émission radiative (grande longueur d'onde) directement liée à la température de la surface intérieure de la vitre, et une émission convective, du fait des échanges thermiques (qui peuvent être déperditifs) entre l'air de la pièce et la vitre. Ceux-ci sont plus importants si un effet de cheminée est créé avec la circulation naturelle de l'air entre un rideau par exemple et un vitrage.

Le calcul du facteur solaire d'une vitre est déterminé par la norme NF EN 13363 (http://tc33wg3.cstb.fr/documents/PrivateDoc149.pdf)

3. Qualité thermique de la fenêtre

Pour ne pas être en reste avec le coefficient U, la fenêtre, et surtout son vitrage, possède donc une certaine capacité à laisser passer la lumière solaire. Dit autrement, vu de dehors, elle possède un effet miroir, qui renvoie au loin une partie de la lumière solaire reçue. Cet effet s’appelle le facteur solaire, noté Sw.

Enfin, pour compléter l’ensemble, la fenêtre est généralement plus ou moins encastrée dans les murs (vu de dehors), ce qui limite les apports solaires, en créant un ombrage partiel. Cet encastrement peut réduire de 0 à 20% les apports solaires (environ 10% pour un retrait de 20 cm). Il peut aussi aggraver les pertes de chaleur s’il crée un pont thermique au niveau de l’isolation du mur.

Quel est l’effet de ces apports solaires ? Le premier effet est d’avoir une influence, surtout le matin et le soir, sur les besoins d’éclairage artificiel, et donc de consommation électrique. Le deuxième effet est de permettre ou non à la lumière solaire de se convertir en chaleur dans la pièce éclairée.

Avant de revenir plus en détail sur les apports solaires, nous complèterons la liste par les influences externes de la performance énergétique de la fenêtre, que sont son orientation (nord, sud, est, ouest), qui influence l’intensité de l’apport solaire, et son exposition à la pluie et au vent.

Nota : Quand on parle d’apport solaire, on tient compte du rayonnement direct, mais aussi du rayonnement diffus. Par exemple, les nuages réfléchissent le rayonnement. C’est ce qui explique qu’une fenêtre au nord reçoit de la lumière, et donc des apports solaires, contrairement à une (fausse) idée bien ancrée.

Et nous terminerons par un aspect trop souvent négligé, qui concerne la qualité de pose de la menuiserie, en particulier pour l’étanchéité à l’air ainsi que les ponts thermiques entre le dormant et le mur, qualité de pose qui à elle seule peut générer beaucoup plus de pertes que la menuiserie elle-même, si cette pose n’est pas bien faite. Un interstice moyen de 1/10ème de mm entre le mur et une fenêtre standard (1 x 1,3 m²) crée l’équivalent d’un trou de 5 cm² dans le mur. Multipliez par le nombre de fenêtres de la construction et

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vous aurez une idée de l’effet d’une mauvaise mise en œuvre des menuiseries. Mais c’est un autre sujet.

En résumé, les caractéristiques énergétiques d’une fenêtre sont déterminées par ses sources de déperditions :

• Le vitrage : Ug • La menuiserie : Uf • La fenêtre complète : Uw • Les volets : Ujn • Le facteur solaire Sw • La transmission lumineuse Tlw • L’orientation • Les influences climatiques : vent, pluie, soleil • La qualité de pose -> étanchéité à l’air, pont thermique, encastrement • La présence de voilage ou de rideaux, la propreté du verre, …

On sent déjà que la qualité du verre employé n’est pas le seul élément déterminant la performance de la fenêtre. Dans quelle proportion ces autres éléments vont-ils influer sur la performance globale ? C’est ce que nous allons étudier maintenant.

4. Transformer le coefficient U en kWh

Le coefficient U est une valeur un peu obscure pour le profane. Nous allons voir comment le transformer en kWh, donc en énergie consommée.

Quand on mesure en permanence la température extérieure au long d’une journée, puis que l’on fait la moyenne de toutes les mesures, on obtient une température moyenne journalière. Par exemple, en hiver, s’il fait -10°C la nuit et 0°C le jour, la moyenne sera vraisemblablement à environ -5°C. Par rapport à une température intérieure dans un bâtiment fixée arbitrairement à 18°C, l’écart moyen sera donc de 23°C. Cette valeur de 23°C est ce qu’on appelle les DJU18, les « degrés jours unifiés » de la journée considérée, base 18°C.

En additionnant chaque jour les DJU, on obtient sur toute une saison de chauffe un cumul de DJU. Rassurez-vous, vous n’aurez pas à faire ces mesures, Météo-France les fait pour vous en France. La valeur obtenue varie de 1500 environ aux bords de la Méditerranée, à plus de 2500 en région froide, voir plus de 4000 en altitude. Si l’on veut savoir ce qu’il se passe dans un logement chauffé à 20°C au lieu de 18°C, il faut ajouter 2°C par jour, à multiplier par le nombre de jours de la saison de chauffe. Ce sont des degrés-jour, en multipliant par 24, on obtient des degrés-heure.

Si l’on multiplie notre coefficient U, en Watt/m².°C, par nos DJU, en °C.heure, on obtient des Watts-heure par m². En divisant par 1000, on a alors des kWh / m². Il reste à multiplier par la surface de la fenêtre pour obtenir des kWh consommés durant la saison de chauffe. CQFD.

5. Calcul des apports solaires

Les apports solaires sont principalement fonction de l’ensoleillement, de la surface de vitrage, du facteur d’ensoleillement et de l’orientation du vitrage.

Ils sont calculés par la formule suivante : As = Sse x E

Avec : As = apports solaires (en kWh) Sse = surface transparente sud équivalente en m² (nous allons revenir sur cette définition)

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E = ensoleillement reçu par une paroi vitrée verticale orientée au sud (en kWh/m²)

Nota : l’ensoleillement n’est pas uniquement la proportion de soleil visible directement ; même en présence de gros nuages, il reste de l’ensoleillement (de la lumière), sinon il ferait noir.

La surface transparente sud équivalente Sse est égale à N x A x Sw x Fe x C1

Où : N = Nombre de parois vitrées identiques A = Surface unitaire de la paroi en m² Sw = Facteur de transmission solaire de la paroi Fe = Facteur d'ensoleillement (proportion d’ombrage créé par des obstacles liés au bâtiment et à l’environnement) C1 = Coefficient d'orientation (sud=1, est/ouest=0,54, nord=0,22)

Pour simplifier, une fenêtre se comporte par rapport au soleil comme si elle possédait une surface orientée au sud ,réduite en fonction de ses caractéristiques. Elle est équivalente à une fenêtre parfaite orientée plein sud de plus petite taille. Nous avons vu précédemment que l’on peut passer d’un coefficient U à la consommation en kWh, en utilisant les DJU. De la même façon, on peut calculer un coefficient U solaire à partir de ces DJU et du total des apports solaires As, coefficient U qui sera négatif, puisqu’apportant de l’énergie, et qui viendra en déduction du U du vitrage.

6. Caractéristiques climatiques

Nous allons faire des simulations pour différents lieux géographiques et différentes orientations des baies vitrées.

Nous avons retenu les grandes villes situées aux 4 points cardinaux de la Métropole, représentatives des différents climats, en y ajoutant la station de Tignes, située à 2100 mètres d’altitude dans les Alpes.

Les valeurs d’irradiation solaire et les températures (DJU) proviennent du site de la Communauté Européenne que chacun peut consulter :

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radday.php?lang=fr&map=europe

On constate que l’ensoleillement maximal se situe en mi-saison, avec des pics particulièrement marqués à Marseille et à Tignes. Cette courbe en double bosse peut surprendre, mais il faut se rappeler que le soleil est plus bas sur l’horizon en mi-saison, alors qu’il continue à briller fortement. Une fenêtre verticale recevra en conséquence plus de lumière, et donc de chaleur, aux équinoxes qu’au moment du solstice d’été. Et çà tombe bien. En été, l’ensoleillement est quasiment identique partout. En plein hiver, l’irradiation solaire est évidemment nettement plus forte en Provence. Au global, pour ce qui concerne l’ensoleillement, il y a très peu de différence entre Brest, Strasbourg et Lille. Mais ce qui est intéressant à noter, c’est qu’il y en a aussi très peu entre Marseille et Tignes. Nous allons là aussi y revenir.

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Pour ce qui concerne les températures, ou plutôt les écarts par rapport à une température de 18°C (DJU), la station de Tignes ressort sans surprise du lot :

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Pour effectuer les simulations, nous avons pris comme principe (afin de ne pas favoriser l’ensoleillement) de limiter la saison de chauffe

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à 7 mois à Marseille, à 9 mois à Tignes, et à 8 mois ailleurs. Les mois non pris en compte dans le calcul sont grisés dans le tableau récapitulatif des DJU :

Mois Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgjanvier 311 405 609 308 461février 266 357 583 290 375mars 187 301 522 257 293avril 102 206 421 207 153mai 14 102 279 127 54juin 5 39 202 47 13juillet 2 5 148 6 1août 4 19 197 14 21septembre 24 101 309 71 113octobre 104 236 411 164 256novembre 268 370 552 265 424décembre 317 439 608 319 488

DJU chauffage

1555 2415 4294 1881 2563

Degrés-jours base 18°C

7. Consommation d’une fenêtre – simulation théorique

Une fois ces bases théoriques posées, il est possible d’aborder de façon objective les qualités d’une fenêtre, et de s’interroger sur les a priori et les certitudes énoncées par certains fabricants et autres lobbys.

Nous allons passer à l’exercice pratique. Prenons des fenêtres de qualité variable, en simple, double et triple vitrage.

Nous ferons abstraction des polémiques relatives au(x) matériau(x) employé(s) pour le châssis, que nous allons régler rapidement. Le coefficient Uf (s’il s’agit d’une menuiserie de bonne qualité) intervient pour environ 10% dans la qualité globale d’une fenêtre, son Uw (et deux à trois fois moins s’il s’agit d’une baie vitrée). En fonction du matériau employé, le Uf, spécifique au cadre, peut varier d’environ 10% à 30% selon la taille du vitrage concerné. Sur le Uw global, cela ne représente plus que 1 à 3 % environ de variabilité, ce qui est inférieur à la précision de la mesure du Ug, et complètement négligeable par rapport aux pertes pouvant être générées par une mauvaise pose par exemple. Il faut se préoccuper de la jonction entre la menuiserie et le mur, pas de la menuiserie. Peu importe le matériau dans lequel est fait cette menuiserie (ceci pour ce qui concerne sa qualité énergétique ; l’énergie grise et l’aspect durable est un autre débat, pas si simple qu’il y parait).

Ug Ssimple vitrage 5,7 0,9

DV simple 3 0,75DV argon de base 1,5 0,7

DV argon haute qualité 1,2 0,7TV argon haute qualité 0,5 0,5

La valeur « S » est le facteur solaire du verre, c’est-à-dire sa capacité à laisser passer la lumière. Les valeurs des DV et TV sont celles d’un fabricant réputé de menuiseries de qualité Nous avons volontairement pris une fenêtre simple vitrage de très mauvaise qualité

Pour simplifier, nous ferons dans un premier temps les simulations avec un unique vitrage de 1m², sans ombrages portés, dont les

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vitres sont parfaitement propres. Nous parlons bien d’une surface unitaire de « vitrage », pas d’une surface de fenêtre. Peu importe en conséquence l’épaisseur du châssis. Les résultats comparatifs seront strictement identiques quelque soit la surface de vitrage. Nous considérons pour l’instant que le vitrage est posé à fleur de la surface extérieure des murs, et donc qu’il n’y a pas de masque lié au tableau de la fenêtre (fenêtre théorique parfaite).

N = Nombre de parois vitrées identiques 1A = Surface unitaire de la paroi m² 1

S1 = Facteur de transmission solaire (propreté)1

Fe = Facteur d'ensoleillement (obstacles) 1C1 = Coefficient d'orientation (nord=0,22 - est/ouest=0,54)

règles TH-BV - 2.1.2 1

Sse = N x A x S x Fe x C1C1: règles TH-BV - 2.1.2

Le coefficient d’orientation C1 est pris sur la base des règles TH-BV 2.1.2. Il représente l’équivalent plein sud de la lumière reçue en fonction de l’orientation. Nous le ferons varier en fonction de l’orientation du vitrage.

Nous donnons ci-dessous le principe et les résultats de calcul pour une orientation plein sud pour un simple vitrage, chacun pourra vérifier les résultats dans chaque autre situation.

Ug simul Ssimple vitrage 5,7 0,9

Orientation SUD Marseille Lille Tignes Brest StrasbourgApports solaires théoriques kWh/m² 702,1 464,1 864,3 560,5 479,1Surface apparente Sse = N x A x S x Fe x C1 m² 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90Apports solaires réels kWh/m² 631,9 417,7 777,8 504,4 431,2nombre d'heures de chauffe h 5000 5800 6550 5800 5800DJU base 18° °DJU 1555,0 2415,0 4294,0 1881,0 2563,0DJU base 19° °DJU 1763,3 2656,7 4566,9 2122,7 2804,7

Coefficient U solaire apparent W/m².K -14,93 -6,55 -7,10 -9,90 -6,41Coefficient Ug vitrage W/m².K 5,70 5,70 5,70 5,70 5,70Coefficient U résultant (pertes - apports) W/m².K -9,23 -0,85 -1,40 -4,20 -0,71

Apports solaires réels kWh/m² -631,9 -417,7 -777,8 -504,4 -431,2Déperditions vitrage kWh/m² 241,2 363,4 624,8 290,4 383,7Consommation vitrage kWh/m² -390,6 -54,2 -153,1 -214,0 -47,5

Voyons maintenant comment réagit ce vitrage, simple, double ou triple, avec ou sans argon (ou krypton ou autre gaz rare), en fonction de sa qualité, de sa situation géographique et de son orientation, dans une maison chauffée à 19 °C (on pourrait prendre une autre température de chauffage, mais çà ne changerait pas grand-chose aux conclusions). Les matheux pourront s’amuser à vérifier les résultats, sur la base de ce qui a été expliqué ci-dessus.

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consommation de 1 m² de vitrage orienté au sud Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² -390,6 -54,2 -153,1 -214,0 -47,5DV simple kWh/m² -399,6 -156,8 -319,4 -267,5 -157,4DV argon de base kWh/m² -428,0 -229,2 -440,6 -315,9 -234,4DV argon haute qualité kWh/m² -440,7 -248,3 -473,5 -331,2 -254,6TV argon haute qualité kWh/m² -329,9 -200,1 -377,3 -254,8 -205,9

consommation de 1 m² de vitrage orienté est ou ouest Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² -100,0 137,9 204,7 18,0 150,9DV simple kWh/m² -157,4 3,3 -21,2 -74,2 7,9DV argon de base kWh/m² -201,9 -79,8 -162,3 -135,4 -80,1DV argon haute qualité kWh/m² -214,6 -98,9 -195,2 -150,7 -100,3TV argon kWh/m² -168,4 -93,4 -178,5 -125,9 -95,7

consommation de 1 m² de vitrage orienté au nord Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² 102,2 271,5 453,6 179,4 288,8DV simple kWh/m² 11,1 114,7 186,2 60,4 122,9DV argon de base kWh/m² -44,6 24,2 31,3 -9,9 27,2DV argon haute qualité kWh/m² -57,3 5,0 -1,6 -25,2 7,0TV argon kWh/m² -56,1 -19,2 -40,3 -36,2 -19,0

1er constat, immédiat, servant de rappel : en France, un vitrage orienté au sud sans masques, même en simple vitrage, présente un bilan énergétique positif : il fait pénétrer dans le bâtiment plus d’énergie qu’il n’en perd.

2ème constat: pour une orientation comprise entre l’est et l’ouest, en passant par le sud, le triple vitrage détériore la situation par rapport à un double vitrage, quelque soit la qualité du double vitrage, et quel que soit le lieu en France. Et notre regard interrogateur s’oriente aussitôt vers les pays germaniques et nordiques qui mettent en avant le prétendu avantage du triple vitrage. En France, il y a trop de soleil pour justifier un triple vitrage (sans masque) ailleurs que vers le nord.

On notera qu’à Marseille, un triple vitrage sans masque orienté au sud présente en hiver un bilan énergétique moins bon qu’un simple vitrage : pourquoi faire simple et économique quand on peut faire compliqué et cher ?

Seule une orientation plein nord présente un bilan énergétique légèrement favorable pour le triple vitrage, si on n’est pas en région méditerranéenne. En région méditerranéenne, le triple vitrage ne présente aucun intérêt énergétique, et peut même s’avérer désastreux pour les fenêtres au sud.

Nous allons nous répéter : il s’agit d’une fenêtre parfaite, alignée sur la face extérieure du mur, sans aucun masque.

8. Consommation d’une fenêtre – simulation en situation classique

Dans une construction, la plupart du temps, les fenêtres sont encastrées dans leur tableau (en retrait par rapport au mur), ce qui crée des masques solaires, elles sont équipées de volets (à condition de les utiliser évidemment), et pour ne pas favoriser le soleil, nous considèrerons qu’elles sont sales.

Nous considérons que le facteur jour-nuit est de 80% (volets de qualité moyenne), le facteur de propreté de 90% (vitres poussiéreuses), et le facteur d’ensoleillement (masques) est de 80%.

Et nous relançons les mêmes calculs :

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consommation 1 m² de vitrage orienté au sud Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² -262,0 -10,0 -60,2 -130,9 -3,5DV simple kWh/m² -277,6 -97,6 -203,6 -180,4 -97,1DV argon de base kWh/m² -303,1 -157,4 -304,1 -221,3 -160,7DV argon haute qualité kWh/m² -313,2 -172,7 -330,4 -233,6 -176,8TV argon kWh/m² -235,8 -141,6 -267,3 -181,4 -145,5

consommation 1 m² de vitrage orienté est ou ouest Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² -52,7 128,4 197,4 36,2 139,3DV simple kWh/m² -103,2 17,7 11,0 -41,2 21,9DV argon de base kWh/m² -140,3 -49,8 -103,7 -91,4 -49,6DV argon haute qualité kWh/m² -150,4 -65,1 -130,0 -103,6 -65,8TV argon kWh/m² -119,6 -64,7 -124,2 -88,6 -66,2

consommation 1 m² de vitrage orienté au nord Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² 92,9 224,6 376,6 152,4 238,6DV simple kWh/m² 18,2 97,9 160,4 55,7 104,6DV argon de base kWh/m² -27,1 25,1 35,7 -1,0 27,7DV argon haute qualité kWh/m² -37,2 9,8 9,4 -13,2 11,5TV argon kWh/m² -38,7 -11,2 -24,6 -24,0 -11,0

Dans cette nouvelle situation, moins favorable aux apports solaires, plus proche d’une situation type logement, on retrouve les mêmes conclusions : quelle que soit le lieu géographique, seule une orientation au nord peut justifier un triple vitrage. Pourquoi ? Le gain apporté par les volets la nuit suffit à compenser les pertes par les masques et la saleté. On notera au passage qu’une fenêtre double vitrage à l’argon orientée plein nord à Marseille, si elle reçoit bien la lumière, peut encore présenter un bilan énergétique positif (et si elle ne reçoit pas la lumière, mieux vaut la murer).

La mise en œuvre de volets de bonne qualité et/ou des vitres propres peuvent très largement compenser un triple vitrage. La recherche sur la qualité thermique des volets serait beaucoup plus efficace que celle sur les triples vitrages.

On peut étendre la simulation en tenant compte avec précision des masques du tableau, de la qualité de la menuiserie, de la qualité de la pose. Les conclusions resteront globalement les mêmes : compte tenu du surcoût important d’un triple vitrage, mieux vaut investir dans d’autres actions qui auront facilement un meilleur impact sur la consommation globale de la construction. Par exemple, équiper les immeubles de bureaux de volets automatiques est beaucoup plus performant que de leur coller des triples vitrages, d’autant qu’ils peuvent aussi servir pour réduire les besoins de climatisation en été. Supprimer les fenêtres au nord et les augmenter au sud l’est également. Baisser de 1°C la température de chauffage et mettre un pull réduit les besoins globaux en chauffage de 7 %. Pourquoi aller chercher un gain aléatoire, minime s’il existe, avec des triples vitrages, alors qu’il y a tant à faire de manière efficace ailleurs ?

Situons-nous dans un cas extrême, à 2100 mètres d’altitude, à Tignes. Un triple vitrage sur une baie vitrée de 10 m² orientée plein nord dans un logement de 50 m² ne fera gagner que 7 kWh/m² habitable par rapport à du double vitrage. Il y a surement mieux à faire avant de remplacer les menuiseries, quand on connait la consommation moyenne des logements de cette station (entre 300 et 600 kWh/m²).

9. Consommation d’une fenêtre – simulation en situation fortement masquée

Oui, le bâtiment peut se situer en ville, dans une ruelle étroite, ou avec une montagne devant son nez, ou d’affreux arbres feuillus en hiver devant ses fenêtres. Nous allons donc faire une dernière simulation extrême, en gardant notre fenêtre encastrée dans le mur, avec un vitrage sale, mais en considérant que les masques solaires sont de 50% : en clair, çà veut dire que le vitrage sera dans un quasi noir absolu la moitié de la journée (dur dur pour les occupants) ou qu’il ne recevra que la moitié de la lumière disponible. Serait-il encore utile de parler de développement durable dans une situation qui serait pire que celle-là ?

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consommation 1 m² de vitrage orienté au sud Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² -91,4 102,8 149,8 5,3 112,9DV simple kWh/m² -135,4 -3,6 -28,6 -66,9 -0,1DV argon de base kWh/m² -170,4 -69,7 -140,7 -115,4 -70,1DV argon haute qualité kWh/m² -180,5 -85,0 -167,0 -127,6 -86,3TV argon kWh/m² -141,0 -78,9 -150,6 -105,7 -80,9

consommation 1 m² de vitrage orienté est ou ouest Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² 39,4 189,3 310,8 109,7 202,2DV simple kWh/m² -26,4 68,4 105,5 20,1 74,2DV argon de base kWh/m² -68,6 -2,4 -15,5 -34,2 -0,7DV argon haute qualité kWh/m² -78,8 -17,7 -41,8 -46,4 -16,9TV argon kWh/m² -68,4 -30,9 -61,2 -47,7 -31,3

consommation 1 m² de vitrage orienté au nord Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² 130,4 249,4 422,8 182,4 264,3DV simple kWh/m² 49,4 118,6 198,9 80,7 126,0DV argon de base kWh/m² 2,1 44,4 71,6 22,3 47,6DV argon haute qualité kWh/m² -8,0 29,1 45,3 10,1 31,4TV argon kWh/m² -17,8 2,5 1,1 -7,4 3,2

Même dans une situation extrême, ou le vitrage ne reçoit que très peu de soleil, le triple vitrage présente très peu d’intérêt à Marseille, sauf peut-être plein nord. Entre nous, une fenêtre plein nord masquée à 50%, il vaut mieux la murer.

Ailleurs, il commence à montrer un certain intérêt pour les orientations autres qu’au sud, pour peu que le reste de la construction soit à l’avenant en terme de qualité. Même en BBC, il y aura peut-être, pour le même prix, mieux à faire pour obtenir des gains énergétiques.

C’est quand on commence à parler de construction passive qu’on peut évoquer un éventuel triple vitrage. Mais vouloir construire avec un objectif « passif », quand la construction subit 50 % de masque solaire sur ses fenêtres, est-ce bien raisonnable ? Sur-isoler parce qu’on est incapable de valoriser le soleil, c’est chercher une réponse technologique à une incohérence de sens. Cà pourra peut-être, en y mettant le prix, être passif, beaucoup plus difficilement « durable ».

10. Comparaison avec un mur

Nous avons parlé de vitrages plus ou moins transparents à la lumière. Poussons le raisonnement au bout, et voyons ce qu’il arrive avec un mur.

Un mur reçoit également du soleil. S’il n’arrive pas aussi bien qu’une vitre à convertir l’énergie reçue en chaleur, il reste intéressant de regarder ce qui se passe quand on remplace une fenêtre par un mur.

Nota : La comparaison, tout en étant hasardeuse, n’est pas dénuée d’intérêt. Mais un mur, encore plus qu’une fenêtre, est un objet dynamique, avec une inertie. Le calcul qui suit fait totalement abstraction de cet aspect, il n’a pour objectif que de donner des ordres de grandeur de comparaison.

Selon toujours les mêmes règles TH-BV 2.1.2, un mur convertit l’énergie solaire reçue à hauteur de 1 à 2 % (on peut avec raison discuter de ces coefficients TH-BV, mais en l’absence d’autre référence pertinente en la matière, nous en resterons à ces valeurs admises. Il serait surement intéressant de pouvoir un jour faire des mesures réelles de conversion en instrumentant un mur, il est étonnant que personne ne l’ai encore fait). Cette valeur se traduit par un coefficient solaire S compris entre 0,01 et 0,02, qui dépend principalement de la teinte du mur. C’est très faible par rapport à une fenêtre, bien sûr. Voyons ce qui se passe en prenant un facteur

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solaire moyen de 0,015.

Nous ferons la simulation pour différents types d’isolation, posée sur un mur béton de 20 cm (c’est quasiment la même chose pour toute paroi lourde : moellon, pierre, …) :

U Smur béton nu de 20 cm 8,75 0,015

mur béton 20 cm + isolant 5 cm 0,61 0,015mur béton 20 cm + isolant 10 cm 0,32 0,015mur béton 20 cm + isolant 15 cm 0,21 0,015mur béton 20 cm + isolant 20 cm 0,16 0,015

Regardons d’abord pour un mur orienté plein sud, sans ombrages :

consommation 1 m² de mur orienté au sud Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgmur béton nu de 20 cm kWh/m² 359,8 550,9 946,1 437,4 581,8mur béton 20 cm + isolant 5 cm kWh/m² 15,4 32,2 54,3 22,9 34,1mur béton 20 cm + isolant 10 cm kWh/m² 2,9 13,3 21,9 7,8 14,2mur béton 20 cm + isolant 15 cm kWh/m² -1,4 6,7 10,6 2,5 7,3mur béton 20 cm + isolant 20 cm kWh/m² -3,7 3,4 4,8 -0,2 3,7

Le résultat est très intéressant : à Marseille, et même à Brest à la limite, un mur orienté au sud, sans ombrage, correctement isolé (20 cm d’isolant) présente un bilan énergétique positif. Cela est-il possible ? Il ne faut pas oublier que les déperditions d’un mur sont proportionnelles à la différence de température entre ses 2 faces. Dès que le soleil arrive à chauffer la surface du mur au dessus de la température intérieure, l’échange thermique s’inverse, et le mur « injecte » de la chaleur dans le bâtiment, ou à tout le moins arrête d’en perdre. Pour améliorer cet effet, il faut utiliser une teinte de mur foncée. Mais attention au revers de la médaille en été ! Un mur sombre devra être parfaitement protégé du soleil en été, y compris de la lumière diffuse. C’est un autre sujet, à traiter séparément en profondeur, mais ce court aperçu montre que l’on peut, en utilisant quelques techniques adaptées, créer des murs non déperditifs, et même générateurs d’énergie totalement gratuite.

Autre rappel : il n’est pas pris en compte à ce niveau l’aspect de l’inertie du mur, qui implique des calculs, et des résultats, nettement plus complexes, qui sortent du cadre de la présente étude.

Pour en revenir à nos fenêtres, regardons ce qui se passe avec un mur orienté au nord, toujours sans ombrage, par rapport à une menuiserie sur ce même mur :

consommation 1 m² de mur orienté au nord Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgmur béton nu de 20 cm kWh/m² 368,0 556,4 956,2 443,9 587,4mur béton 20 cm + isolant 5 cm kWh/m² 23,7 37,6 64,4 29,4 39,7mur béton 20 cm + isolant 10 cm kWh/m² 11,1 18,7 32,0 14,4 19,8mur béton 20 cm + isolant 15 cm kWh/m² 6,8 12,2 20,7 9,1 12,9mur béton 20 cm + isolant 20 cm kWh/m² 4,5 8,8 14,9 6,4 9,3

consommation 1 m² de vitrage orienté au nord Marseille Lille Tignes Brest Strasbourgsimple vitrage kWh/m² 92,9 224,6 376,6 152,4 238,6DV simple kWh/m² 18,2 97,9 160,4 55,7 104,6DV argon de base kWh/m² -27,1 25,1 35,7 -1,0 27,7DV argon haute qualité kWh/m² -37,2 9,8 9,4 -13,2 11,5TV argon kWh/m² -38,7 -11,2 -24,6 -24,0 -11,0

Même à Tignes, un simple vitrage au nord, sans ombrage, consomme 3 fois moins qu’un mur de béton nu. Pour faire mieux qu’un

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double vitrage bas de gamme, il faut 10 cm d’isolant à Marseille, 5 cm d’isolant ailleurs. Partout, il est infiniment plus efficace d’isoler les murs que de changer les menuiseries. Pourtant, depuis 30 ans, on incite tout le monde à changer ses menuiseries, mais on ne parle toujours pas (ou si peu) du besoin impératif d’isoler les murs. On explique que les menuiseries représentent le principal poste de déperdition, alors que si l’on tient compte des apports solaires, çà peu rapidement devenir totalement faux. Combien de logements aujourd’hui ont des doubles vitrages, mais des murs en béton sans isolant ?

Certes, toutes les fenêtres ne bénéficient pas d’un ensoleillement complet à longueur de journée, surtout en ville.

Il n’y a pas de solution universelle, et il faut faire avec nos villes et leurs nombreux défauts urbanistiques, et surtout bioclimatiques. Mais il y a du soleil, partout en France, beaucoup plus qu’on ne le croit, et souvent en proportion inverse de notre capacité à agir avec du bon sens. Les romains savaient le faire il y a deux mille ans, mais nous avons tout oublié depuis bien longtemps, et surtout depuis que nous brûlons du pétrole.

Il nous reste à reposer les deux pieds par terre. À isoler nos murs dans 75 % de l’existant. À chercher à valoriser le soleil. À changer nos comportements de tous les jours. Pour le triple vitrage, on verra ensuite.

11. Énergie grise

C’est quoi l’énergie grise ? C’est tout simplement l’énergie nécessaire à la vie d’un produit, depuis sa fabrication, en passant par sa maintenance, et jusqu’à son élimination en fin de vie.

La détermination du coût global environnemental de la vie d’un produit est faite suivant la norme NF P 01-010. C’est ce qu’on appelle l’analyse du cycle de vie (ACV). On commence à trouver un certain nombre de fiches d’ACV sur les produits, en particulier sur le site de l’INIES (http://www.inies.fr/).

Le coût énergétique d’une menuiserie double vitrage faiblement émissive, rapportée à une surface unitaire de 1 m², est compris entre 330 (pin), 400(PVC) et 415 (chêne) kWh / an, pour une durée de vie estimée à 30 ans, soit de 11 et 14 kWh / an. Il n’y a pas à ce jour de données disponibles relatives aux menuiseries aluminium … bizarre. Selon l’office suisse KBOB (Coordination des Services fédéraux de la construction et de l'immobilier - http://www.bbl.admin.ch/kbob/), le bilan en énergie grise d’une menuiserie aluminium est d’environ le double de celui d’une menuiserie PVC, soit dans les 27 kWh / m² annuels.

Il n’y a pas encore non plus d’évaluation sur les menuiseries triple vitrage. En première approximation, on peut considérer qu’elle sera d’environ 50% supérieure (1 verre de plus, double isolant entre verres, menuiserie plus large, …).

Pour effectuer une comparaison pertinente entre double vitrage et triple vitrage, il faudrait en conséquence, et en toute logique, déduire de l’écart d’énergie des tableaux ci-dessus cette énergie grise annuelle, soit un gain de consommation annuel réduit de 5 à 13 kWh/m² suivant le matériau de la menuiserie, ce qui réduirait d’autant l’intérêt du triple vitrage.

On notera au passage qu’une menuiserie aluminium double vitrage, qui présente une surface légèrement plus importante de vitrage, consomme annuellement en énergie grise 13 à 14 kWh / m² de plus que la même en PVC, ce qui relativise certains arguments des fabricants de menuiserie aluminium.

12. Limites de l’étude

L’étude qui vient d’être faite est une approche très partielle, sur le seul aspect d'un transfert théorique "statique" d'énergie. Elle a pour seul objectif d’ouvrir des pistes de réflexion, et d’éviter la griserie de la technologie à outrance.

Il y a de nombreuses limites dans l'étude, certaines évoquées ci-dessus, qu’il faut bien cerner pour ne pas aboutir à des généralisations trop rapides :

• Les résultats précis dépendent de la qualité de la menuiserie : il y double vitrage et double vitrage, comme il y a triple vitrage

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et triple vitrage. L’étude prend en considération des menuiseries DV et TV de bonne qualité (du même fabricant). • l'inertie thermique de la construction située derrière la fenêtre n'est pas prise en compte, tous les apports solaires ne sont pas

récupérables • en particulier en Provence, on ne va pas récupérer toute l’énergie solaire, parce qu'en journée en mi-saison, les fenêtres

seront ouvertes ... pour parfois remettre le chauffage en route le soir (problème d’inertie des bâtiments) • l'aspect confort thermique, lié aux températures de parois, et la baisse de température d'air possible si la température de

parois augmente n'est pas examiné; un simple vitrage (généralement installé sur une menuiserie ancienne peu étanche de surcroit) présente un effet de paroi froide qui incite à remonter le thermostat

• les menuiseries sont souvent équipées de voilages ou de rideaux intérieurs • l’aspect du bruit à travers un vitrage n’est pas évoqué • L’énergie grise des menuiseries, des vitrages, et des gaz rares d’isolation (argon, krypton, …) n’est pas pris en compte dans le

bilan énergétique • Il n’est pas fait de différentiation entre l’est et l’ouest, en particulier pour le confort, mais aussi par une moindre luminosité le

matin (brumes matinales) • l'effet d'augmentation du Uw liée à la surface du cadre n'est pas non plus prise en compte puisque le raisonnement est basé

sur le seul vitrage interne au châssis ; en réhabilitation, on change rarement le trou disponible, un châssis plus gros implique donc moins de vitrage

• la puissance thermique à fournir pour le chauffage n'est pas non plus évaluée (en BBC, des baies vitrées à triple vitrage permettent-elles de réduire suffisamment les pertes pour se passer d'un système de chauffage classique ?)

• enfin, les comportements ne sont pas ou peu évoqués, comme l'effet des volets qui restent fermés la journée ou au contraire ouverts la nuit

Il y aura des cas particuliers ou un triple vitrage sera intéressant, mais ce ne sera pas sur la base du « toujours plus ».

13. Conclusions

La démonstration n'est pas applicable telle quelle à une maison passive, car elle fait trop abstraction de phénomènes négligeables sur une construction ancienne, voir RT2005, mais qui deviennent prépondérants en passif. On ne travaille plus à la hache sur du passif (ce qui est le cas de ces calculs), mais au scalpel, il faut alors étudier au cas par cas.

Il faut adapter la qualité de la menuiserie à la qualité générale du bâtiment. Le triple vitrage ne peut être évoqué que dans des projets de très haute qualité énergétique, lorsqu’ont déjà été pris en compte tous les autres aspects d’inertie, de gestion des apports solaires, de ventilation, d’énergie grise, en bref les autres aspects d’un projet « durable ».

En région méditerranéenne, le triple vitrage ne présente en général aucun intérêt énergétique, quelque soit les conditions de pose, son utilisation a toutes les chances de détériorer les qualités énergétiques de la construction, même si elle est mal conçue.

Ailleurs qu’en Méditerranée, le triple vitrage pourrait éventuellement se justifier pour des projets de construction neuve, sur les menuiseries orientées au nord, mais à quel prix et pour quel gain ? Ne faut-il pas mieux se poser d’autres questions avant d’évoquer un triple vitrage ?

Avant d’investir dans un triple vitrage plein d’énergie grise, il peut être utile de se poser les bonnes questions, et d’investir de façon efficace :

• La bonne gestion des apports solaires en hiver a un impact beaucoup plus fort que la qualité du vitrage. L’intelligence architecturale (bioclimatique) primera toujours sur la qualité technique des matériaux. On ne triche pas avec la nature, et la technologie ne peut se substituer qu’à l’ignorance.

• Une construction bien conçue doit prévoir au moins 50 % de vitrage au sud, 20 % à l’est, autant à l’ouest, et au plus 10 % au nord. Les calculs ci-dessus expliquent pourquoi. La suppression des vitrages au nord et leur augmentation au sud est LE choix à faire

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• En réhabilitation, la qualité thermique des murs doit être traitée avant celle des fenêtres. • Un simple vitrage orienté plein sud (et sans ombrage majeur) présente toujours un bilan énergétique positif en France

métropolitaine, quelle que soit la situation géographique du site, pour peu qu’on valorise les apports solaires (un double vitrage aura bien sûr un meilleur bilan). Ce n’est quasiment jamais le cas d’un mur, même isolé.

• Dit autrement, un vitrage avec volets (utilisés), même en simple vitrage, orienté entre le sud-est et le sud-ouest, sans ombrages, « ne consomme pas d’énergie » en hiver.

• En Méditerranée, un double vitrage de qualité, avec volets (fermés la nuit évidemment), sans ombrage, présente un bilan énergétique positif quelque soit son orientation.

• Construire une façade sud totalement vitrée, sans ombrages, est un bon choix énergétique pour l’hiver, y compris en très haute altitude (il faudra s’assurer, surtout en Méditerranée, que la surface vitrée soit entièrement ombrée en été).

• Dans une construction de bonne performance énergétique, ce vitrage au sud peut suffire à lui-seul pour fournir la totalité des besoins énergétiques de la construction, pour peu que l’on sache gérer son inertie

• Dans l’ancien, plutôt que de mettre des triples vitrages, il faut commencer par améliorer la qualité des volets permettant de renforcer l’isolation de nuit.

• Dans le neuf, il faut impérativement chercher la valorisation des apports solaires d’hiver, par l’orientation des vitrages, par la gestion des masques solaires et la prise en compte des apports d’été, et (sauf cas particulier) par l’inertie intérieure permettant de stocker sans surchauffe les apports de la journée en hiver, et la fraicheur de la nuit en été.

Les économies d’énergie se font par les comportements avant de se faire par les matériaux.

Un bâtiment bioclimatique ne se construit pas avec de la technologie, mais avec le soleil.

14. Remarques et commentaires apportés à l’étude

Les commentaires ci-dessous ont été formulés sur le forum Envirobat Méditerranée durant la rédaction de ce document. Frédéric BOEUF Sans avoir regardé dans le détail (promis je vais prendre un peu de temps pour le faire...) je voudrais juste rajouter que l'utilisation d'un simple vitrage, même au Sud, même avec volets, même à Marseille, induit tout de même des effets non pris en compte à priori (ne pas hésiter à me contredire si je me gourer): - l'effet de paroi froide qui va faire chuter la température radiante moyenne et de fait la température opérative (Top = (Trm+Tair)/2). Plus la surface de vitrage sera grande par rapport a la surface de mur et plus cette chute sera importante - en général les châssis des fenêtres simple vitrage sont fort peu étanches à l'air, ce qui va grever le bilan énergétique global de la construction, sans compter les désordres possibles des mouvements d'air internes - en zone urbaine ou soumise à une exposition aux bruits importante, l'utilisation de double vitrage même pas phonique, permet d'améliorer la qualité du confort acoustique (je suis d'accord, c est un peu hors cadre, mais c est important aussi...)

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Pascal LENORMAND Je suis un peu court en temps pour fouiller en détail, mais je suis spontanément un peu géné par la "généralisation" aux murs. En effet, il me semble le fait de raisonner ici en DJU occulte les aspects dynamiques, avec des constantes de temps de l'ordre de l'heure. De plus, celà ne permet aucunement de prendre en compte le positionnement de l'isolant intérieur / extérieur, ou pour résumer, de voir ce qui se passe avec les diffusivités... j'imagine que les mêmes questions de prise en compte des phénomènes dynamiques se posent sur le vitrage, mais... à charge pour moi de le montrer ! François VALLET Cette étude est intéressante pour donner à réfléchir et donner des ordres de grandeur (comme d'autres études sur le sujet déjà réalisées à d'autres époques, par d'autres acteurs et pour d'autres motifs). Mais il faut se garder d'en tirer des conclusions définitives pour les raisons suivantes : - l'inertie thermique de la construction située derrière la fenêtre n'est pas prise en compte (tous les apports solaires ne sont pas récupérables!); - l'effet d'augmentation du Uw liée à la surface du cadre n'est pas non plus prise en compte puisque le raisonnement est basée sur une taille de fenêtre unique, - l'aspect confort thermique, lié aux températures de parois, et la baisse de température d'air possible si la température de parois augmente n'est pas examiné; - la puissance thermique à fournir pour le chauffage n'est pas non plus évaluée (des baies vitrées à triple vitrage permettent-elles de réduire suffisamment les pertes pour se passer d'un système de chauffage classique?), - enfin, l'étude étant générique, les effets des masque liés à l'environnement du bâtiment ne sont pas intégrés ni d'ailleurs l'effet des rideaux et voilages intérieurs, ni encore l'effet des volets qui restent fermés la journée ou au contraire ouverts la nuit (tous les goûts sont dans la nature!).. On en revient donc toujours à la même conclusion : chaque projet de construction ou de rénovation étant spécifique, il convient de mener l'étude du projet de manière spécifique et circonstanciée. Comme de plus on dispose d'outils de simulation performants, pourquoi s'en priver ? Frédéric BOEUF Outre les remarques de mon précédent mail (en termes de confort, température opérative, infiltrations d air), plusieurs choses me gênent: - vous utilisez des facteurs solaires qui sont favorables au dv (plutôt de l'ordre de 0.60 à 0.65) - vous ne considérez que le vitrage, il faudrait également travailler sur une construction complète, le niveau d'isolation et l'inertie jouant un rôle important sur la gestion des apports solaires (il y a une différence entre apports solaires et apports solaires utiles) - vous utilisez une surface de vitrage unitaire, alors que c est le pourcentage de surface vitrée de la fenêtre qui va déterminer une partie des apports (les grande baies permettent de plus importants apports que plusieurs fenêtres ayant au total une même surface) - le triple vitrage est préconisé pour la construction passive, et par conséquent, la durée du temps de chauffage n est absolument pas la même que celle que vous énoncez, - l utilisation du TV permet en partie de se passer de système de chauffage classique en construction passive (cf effet tunnel sur les couts) Effet tunnel Il faut donc faire très attention en comparant les choses, d'après moi il faut que chaque projet soit étudié en fonction des objectifs de performance fixés, préconiser du TV sur une construction tout juste RT2005 est évidemment complètement inutile!

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Pour résumer mes remarques, votre approche me semble trop simpliste pour pouvoir en tirer des conclusions exploitables, et il faut absolument faire attention à ce qui est communiqué au grand public! Une approche différenciant les classes d'efficacité de bâtiments (rt, basse conso, passif) réalisée avec des logiciels performants permettrait de se faire une meilleure idée me semble t il... et surtout ne pas oublier le confort! il serait intéressant que les personnes ayant des études en passif nous fassent part de leur chiffres... Armand DUTREIX - Les caractéristiques des fenêtres prises en compte sont celles de Bieber, fabricant reconnu pour la haute qualité de ses menuiseries, que ce soit en DV ou en TV (http://www.bieber-bois.com/). Si on passe chez certains fabricants à 0,65 en DV, on va tomber à 0,4 en TV - 1 m² de vitrage reste 1 m² de vitrage, qu'il s'agisse d'une fenêtre ou d'une baie vitrée. C'est pourquoi je parle de vitrage, en faisant abstraction de la menuiserie autour. Une menuiserie épaisse réduira la surface de vitrage, mais ne changera rien aux caractéristiques du m² de vitrage :-) - entièrement d'accord pour l'inertie, le potentiel solaire ne pourra pas facilement être valorisé à 100%. On peut juste essayer d'y tendre. - le fait qu'on utilise du TV en maison passive ne me semble pas une démonstration en soi, cette démonstration venant de pays nordiques peu ensoleillés. Ceci dit, je suis d'accord qu'il faille adapter la qualité du vitrage à la qualité de la construction. La démonstration n'est pas applicable à mon avis non plus à du passif, car elle fait trop abstraction de phénomènes négligeables sur une construction ancienne, voir RT2005, mais qui deviennent prépondérants en passif. On ne travaille plus à la hache sur du passif (ce qui est le cas de mes calculs), mais au scalpel, il faut alors étudier au cas par cas :-) Mais une construction passive, çà reste aujourd'hui hors du champ de 99,99 % des projets de réhabilitation ou de construction, même si on peut le regretter. Pourrait-on conclure "envisager du triple vitrage est à réserver aux projets de construction passive, après étude confirmant son intérêt" ?

Raphaël BOBEDA

Je partage en grande partie les conclusions, mais la méthode d'analyse employée n'est à mon avis pas la bonne, et je m'explique : Arithmétiquement parlant, les conclusions sont tout à fait justes, OK. Mais, et c'est là limite du raisonnement utilisant des moyennes, nous ne vivons pas dans un monde de moyennes mensuelles. Si la t° moyenne du mois de janvier est par exemple de 2°C, il y a fort à parier que certaines nuits seront nettement plus fraiches. Le propre d'un bâtiment basse énergie est précisément de ne pas avoir de gros besoins en énergie d'une part, et d'autre part d'être confortable en toute condition. Mais si l'on souhaite que les pertes de l'enveloppe soient compensées à 90% par le solaire passif, et que sa t° intérieure reste toujours dans une fourchette acceptable, ce sont justement les états limites et les cas particuliers qui nous intéressent (quand ça caille, quoi). Parce que les jours moyennement froids et plutôt ensoleillés, tout ira toujours très bien. Or, si on réussit à concevoir un bâtiment vivable 95% du temps, on ne peut pas dire que c'est gagné : les 5% qui restent engendreront un mécontentement certain de la part du propriétaire vis à vis du concepteur :-) De même, pour que le bâtiment soit vivable, il faut que les appoints de chauffage soient bien dimensionnés, et restent des appoints dans n'importe quelles conditions : si ponctuellement, même UNE SEULE NUIT par an, il faut fournir 6 kW alors que seulement 3 sont prévus, ça posera de sérieux problèmes. Donc il faut s'intéresser aux états extrêmes, qui, pour l'hiver, correspondent aux nuits les plus froides, quand les vitres ne sont plus que déperditives. Si les puissances extrêmes à fournir sont trop élevées, ça coincera.

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En outre, il ne faut pas s'intéresser au problème de manière statique, ça n'a pas d'intérêt parce que ça ne décrit pas la réalité de l'utilisation du bâtiment dans on environnement : un vitrage est forcément associé à la maison qui va autour, à son inertie, aux occupants qui sont dedans, etc... Tous les paramètres influent sur le bilan. Un DV permettra par exemple de mieux capter pendant la journée, autorisera peut-être même une grimpette de la température intérieure à 21, 22°C ou 23 °C (et pas 19 stables) cet excès sera stocké par les masses inertielles du bâtiment puis reperdu pendant la nuit. La seule solution valable pour comparer DV et TV reste à mon avis de les mettre en situation dans 2 cas de figures strictement identiques, et de comparer. Les outils imparfaits mais les plus précis dont nous disposons aujourd'hui pour le faire sont les logiciels de simulation thermique dynamique. Et cette comparaison, je l'ai évidemment faite sur nos projets avec PLEIADES, que j'utilise dès que l'esquisse est à peu près figée. L'avantage, c'est que ça ne prend que qq minutes, une fois le projet totalement décrit, de passer du TV au DV. Et les résultats sont quand même un peu plus nuancés : pour des bâtiments réellement bioclimatiques, compacts, plutôt 80% de vitrage dans le quart sud, surfaces vitrés de 20 à 25% de la surface habitable, l'avantage va en général au DV. Pour des bâtiments possédant un peu plus de vitrages au nord, ou un peu moins bien orientés, les bilans avec DV ou TV sont quasiment équivalents, parfois donnant un léger avantage au TV, de l'ordre de la poignée de kWh. En tout cas rien qui justifie leur utilisation. D'autres points : - l'effet de paroi froide dû à une baie en DV est bien réel et joue clairement sur la température opérative, mais associé à des volets, il diminue très fortement, n'importe qui peut en faire l'expérience. - Le TV au nord : il reste quand même nettement meilleur dans la majeure partie des cas, le rayonnement diffus étant aussi fonction de l'environnement proche du bâtiment. - Un autre point souvent soulevé : les TV sont meilleurs en été car leur facteur solaire est plus faible. C'est vrai dans l'absolu, mais l'effet est très limité, et très insuffisant pour lutter contre les surchauffes de toute façon. Rien ne vaut là encore des occultations. - Dernière chose : DV ou TV, tout dépend de l'usage. Pourquoi mettre la même chose partout, finalement ? Mettre un TV devant un mur capteur ou sur une serre serait stupide, par exemple. Mon point de vue sur le TV est le suivant et je crois que je me suis déjà exprimé sur ce point sur ce forum (ou ailleurs?) il y a qq mois : si on cherche à construire passif, le TV est la solution qui permet de négliger la prise en compte de l'environnement. On privilégie la technologie, on isole énormément l'enveloppe, menuiseries y compris ( donc TV+châssis qui vont avec) on VMC-double-flux-tise, on applique une recette sans se soucier (à l'extrême limite) des apports solaires et de l'extérieur. Et ça marche, tout du moins en hiver et si on ne se soucie pas trop du budget. Mais alors on ne parle plus d'architecture climatique. L'autre voie est de capter plus et d'adapter le plan pour maximiser les apports solaires. Alors on isole moins, on privilégie plutôt le facteur solaire à la performance de la menuiserie, on favorise le stockage des calories en ajoutant de l'inertie là où c'est utile, etc... Deux approches différentes, l'une clairement normative (elle est fraîche, elle est belle ma menuiserie "passive" !) et l'autre plutôt tournée vers le soleil. Et c'est avec la deuxième méthode qu'on peut arriver à des performances très proches, voire équivalentes à celles de la passivhaus sans utiliser ni VMC DF, ni TV, et en isolant beaucoup moins de surcroît. Donc j'adhère à 1000% à la conclusion : un bâtiment bioclimatique ne doit pas se construire avec de la technologie, mais avec le soleil. … J'oubliais un détail important dans le mail précédent : pour une maison basse énergie, la saison de "chauffe" (ei pendant laquelle on utilisera un appoint en complément du solaire passif) ne représente pas 7,8 ou 9 mois, ce qui correspond à une construction conventionnelle, mais plutôt 2 à 3 mois, 4 au grand maximum. C'est ce que je constate en général lors des simulations. Et ça change pas mal la donne. En général, la période nécessitant un appoint se situe dans nos régions entre le 15 novembre (voire début décembre) et le 15 février environ, rarement après. Ça a son importance, parce que si l'on refaisait les calculs (par moyennes mensuelles) seulement sur ces mois là, les résultats seraient sans doute très différents, l'ensoleillement y étant bcp plus faible.

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08 04 1978

Eric AMANN

Contrairement aux constats présentés dans l’étude en question, je pense que le triple vitrage permet un gain thermique par rapport aux doubles vitrages, notamment en région Rhône-Alpes que je connais mieux. A mon avis, la méthode de calcul employée est inappropriée pour la raison suivante.

Les périodes de chauffe prise en compte dans cette étude correspondent à un bâtiment standard qui a besoin d’être chauffé en mi-saison. Il semble que l'on applique l’équation « Consommation vitrage = Déperditions vitrage - Apports solaires » sur l'ensemble de la période de chauffe. Ceci favorisait outrageusement le double vitrage en considérant que les apports solaires sont a 100% utiles en demi-saison. Ceci pourrait expliquer les résultats si surprenants de cette étude, tout comme ceux de l'étude du SNFA qui considérait aussi une maison RT2005.

Dès lors que les déperditions sont faibles, la période de chauffe est réduite. Elle est par exemple de 3-4 mois pour un bâtiment passif en Rhône-Alpes. Le taux d’utilisation effective des apports solaires dégringole en demi-saison (proche de 0% en avril/mai/septembre/octobre). Les triples vitrages sont alors bien plus efficaces que les doubles, toutes orientations confondues. On s’en rend compte avec un logiciel comme PHPP ou Comfie-P en analysant mois par mois le bilan thermique du bâtiment. Il ne compte que les apports solaires utiles, ceux qui diminuent réellement les besoins de chauffage.

A mon sens, le triple vitrage est avant tout un moyen de rendre un bâtiment passif, au même titre que les murs capteurs, les doubles peaux, ou les vérandas. Mon expérience est qu’il est quasi-impossible de concevoir un bâtiment résidentiel passif au sens du PHI uniquement avec des doubles vitrages bien orientés (je parle toujours de Rhône-Alpes sauf dans le sud de la région que je connais moins). Je laisse à part le cas spécifique des bâtiments tertiaires, ou des apports internes conséquents le permettent. Une conception bioclimatique est tout aussi nécessaire pour atteindre la passif (ni plus ni moins).

Ce gain sur les besoins et les puissance de chauffage est suffisant pour se chauffer uniquement via la ventilation. Certes, on parvient à diminuer les besoins de chauffage avec beaucoup de doubles vitrages au sud, mais pas les déperditions. Un problème se pose alors en cas de période prolongée avec un temps froid et sans soleil. Cet argumentaire est discutable dans le cas des bâtiments à inertie. D'un point de vue économique, la plus value des triples vitrages est amoindrie par l'économie d'un système de chauffage central (l'effet tunnel).

En espérant que chacun sera convaincu que "le prétendu avantage" du triple vitrage est réel : il permet de faire du passif. Comme le montre l'étude en question, il n'a pas de sens pour bâtiment type RT2005.

simulation-triple-vitrage

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