Isolation Thermique - Matériaux Isolant - Construction - Rénovation
Comprendre l'inertie thermique des vitrages super isolants
L’inertie thermique joue un rôle clé dans l’isolation des bâtiments et le confort thermique. Ce phénomène physique, qui caractérise la capacité d’un matériau à stocker et restituer la chaleur, a une influence importante sur les performances énergétiques des constructions. Les vitrages super isolants représentent une avancée majeure dans ce domaine, offrant des propriétés thermiques exceptionnelles qui changent la donne en matière d’efficacité énergétique.
Cet article explore en détail l’inertie thermique des vitrages super isolants. Il examine d’abord les principes de base de l’inertie thermique, puis se penche sur les caractéristiques spécifiques des vitrages haute performance. L’analyse porte ensuite sur l’impact de ces vitrages sur le bilan énergétique des bâtiments, avant d’aborder les aspects pratiques liés à leur choix et leur installation. Cette vue d’ensemble permet de mieux comprendre comment optimiser l’utilisation de ces technologies innovantes dans la construction moderne.
Sommaire
Qu'est-ce que l'inertie thermique ?
Définition de l’inertie thermique
L’inertie thermique est une propriété physique fondamentale des matériaux de construction qui joue un rôle crucial dans la performance énergétique des bâtiments. Elle se définit comme la capacité d’un matériau à conserver sa température face aux variations thermiques extérieures. En d’autres termes, c’est l’aptitude d’un matériau à emmagasiner de la chaleur et à la restituer progressivement lorsque la température environnante change. Cette caractéristique est déterminée par deux paramètres essentiels :- La diffusivité thermique (α) : Elle exprime la vitesse à laquelle un matériau transmet une variation de température. Elle se calcule par la formule α = λ / (ρ * c), où λ est la conductivité thermique, ρ la masse volumique et c la chaleur spécifique 3.
- L’effusivité thermique (E) : Elle représente la capacité d’un matériau à échanger de l’énergie thermique avec son environnement. Sa formule est E = √(λ * ρ * c) 3.
Rôle de l’inertie thermique dans les bâtiments
L’inertie thermique joue un rôle crucial dans la régulation de la température intérieure des bâtiments. Elle permet de :- Minimiser les apports thermiques nécessaires pour maintenir une température constante.
- Assurer une ambiance climatique confortable pour les occupants.
- Équilibrer la température en accumulant la chaleur le jour et en la restituant la nuit.
- En hiver, elle permet de stocker les gains solaires disponibles pendant la journée et de les restituer la nuit, réduisant ainsi la consommation d’énergie.
- En été, couplée à une ventilation nocturne efficace, elle aide à éliminer l’énergie stockée pendant la journée, limitant les périodes de surchauffe à l’intérieur du bâtiment.
Facteurs influençant l’inertie thermique
Plusieurs facteurs influencent l’inertie thermique d’un bâtiment :- Les matériaux de construction : Les matériaux lourds comme le béton, la brique et la pierre ont généralement une forte capacité thermique. Par exemple, le béton et la brique sont réputés pour leur bonne capacité de stockage de la chaleur.
- La masse volumique : Les matériaux à forte densité ont tendance à avoir une meilleure inertie thermique.
- La conductivité thermique : Elle détermine la facilité avec laquelle la chaleur se propage dans le matériau.
- La chaleur spécifique : Elle indique la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un kilogramme de matériau d’un degré.
- Une faible diffusivité pour ralentir le transfert de chaleur à travers les parois (inertie en transmission).
- Une forte effusivité pour maximiser le stockage de la fraîcheur dans les éléments en contact avec l’intérieur du bâtiment (inertie par absorption)
- .
Les vitrages super isolants
Types de vitrages super isolants
Les vitrages super isolants, également connus sous le nom de vitrages à haut rendement ou vitrages à isolation renforcée (VIR), représentent une avancée significative dans le domaine de l’isolation thermique des bâtiments. Introduits au début des années 1980, ces vitrages ont considérablement évolué pour offrir des performances exceptionnelles tout en préservant la luminosité.
Il existe plusieurs types de vitrages super isolants :
- Double vitrage super isolant : Ce type de vitrage est le plus courant et offre d’excellentes performances thermiques. Il est composé de deux feuilles de verre séparées par une lame d’air ou de gaz.
- Triple vitrage : Plus performant mais aussi plus coûteux, le triple vitrage est composé de trois feuilles de verre séparées par deux lames de gaz.
- Vitrage à basse émissivité : Caractérisé par un faible coefficient de transmission thermique U, variant de 1 à 1,9 W/m².K selon le mode d’application de la couche métallique et la nature du gaz présent entre les feuilles de verre.
- Vitrage à contrôle solaire : Ces vitrages combinent les propriétés isolantes des vitrages basse émissivité avec une capacité à rejeter les gains solaires.
Composition des vitrages super isolants
La composition des vitrages super isolants est conçue pour maximiser leurs propriétés isolantes :
- Couche basse émissivité : Une fine couche transparente d’argent ou d’oxydes métalliques est déposée sur l’une des faces intérieures du double vitrage. Cette couche s’oppose au rayonnement infrarouge et forme une barrière thermique.
- Gaz isolant : L’espace entre les vitres est rempli d’un gaz moins conducteur que l’air, comme l’argon ou le krypton. Ces gaz améliorent les performances isolantes de 5 à 20% par rapport à l’air.
- Espaceur : Dans certains modèles, comme les vitrages SUPER SPACER PREMIUM (SSP) et SUPER SPACER PREMIUM PLUS (SSPP), un système d’espaceur composé de deux cordons est utilisé. Le premier cordon est une mousse à base de silicone incorporant un déshydratant, tandis que le second est un mastic thermofusible.
Avantages des vitrages super isolants
Les vitrages super isolants offrent de nombreux avantages :
- Isolation thermique supérieure : Dans une habitation mal isolée, près de 40% de la perte de chaleur se fait par les fenêtres. Les vitrages super isolants ont une capacité d’isolation 2 à 3 fois plus importante que le double vitrage classique .
- Économies d’énergie : Grâce à leur performance isolante, ces vitrages permettent de réduire considérablement les déperditions thermiques du bâtiment, diminuant ainsi les consommations d’énergie en hiver.
- Confort amélioré : La température de la face interne du vitrage est nettement plus élevée avec un vitrage super isolant, ce qui améliore le confort thermique.
- Contrôle solaire : Certains vitrages super isolants assurent également une fonction de contrôle solaire, empêchant une partie de l’énergie solaire extérieure de pénétrer à l’intérieur du logement tout en préservant un haut niveau d’éclairement naturel.
- Polyvalence : Il existe une multitude de vitrages sur le marché, offrant différentes combinaisons de facteur solaire (FS) et de facteur de transmission lumineuse (FL), permettant de répondre à des besoins spécifiques.
- Réduction de la condensation : La température plus élevée de la face interne du vitrage réduit les risques de condensation.
En conclusion, les vitrages super isolants représentent une solution efficace pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments. Leur capacité à réduire les pertes de chaleur tout en maintenant un bon niveau de luminosité en fait un choix de plus en plus populaire dans la construction moderne.
L'inertie thermique des vitrages super isolants
Capacité de stockage thermique
L’inertie thermique des vitrages super isolants joue un rôle crucial dans la régulation de la température intérieure des bâtiments. Ces vitrages innovants combinent une excellente isolation thermique avec une capacité de stockage thermique optimisée. Contrairement aux vitrages traditionnels, les vitrages super isolants utilisent des technologies avancées pour améliorer leur performance énergétique.
Un exemple remarquable est le vitrage isolant sous vide Fineo, développé par AGC. Ce vitrage allie la minceur du simple vitrage aux performances thermiques et acoustiques du triple vitrage. Il est composé de deux feuilles de verre de 3 mm d’épaisseur chacune, séparées par un vide de 0,1 mm. L’une des feuilles est revêtue d’une couche super-isolante, ce qui améliore considérablement sa capacité de stockage thermique.
La capacité de stockage thermique de ces vitrages est également influencée par leur composition. Par exemple, le système d’étanchéité constitué de deux cordons à base organique permet de réduire les transferts thermiques en périphérie par rapport à un vitrage isolant avec intercalaire métallique. Cette caractéristique contribue à une meilleure rétention de la chaleur et à une régulation plus efficace de la température intérieure.
Déphasage thermique
Le déphasage thermique est un aspect essentiel de l’inertie thermique des vitrages super isolants. Il représente le temps nécessaire pour qu’une variation de température à l’extérieur d’un bâtiment se manifeste à l’intérieur. Dans le cas des vitrages super isolants, ce déphasage est optimisé pour offrir un meilleur confort thermique.
Il est important de noter que le déphasage thermique ne doit pas être considéré uniquement à l’échelle du matériau, mais plutôt à l’échelle du bâtiment dans son ensemble. Les vitrages super isolants contribuent à ce déphasage global, mais leur impact doit être évalué en conjonction avec les autres éléments du bâti.
La performance en termes de déphasage thermique des vitrages super isolants est influencée par leur composition spécifique. Par exemple, le vitrage Fineo, grâce à sa structure unique, offre une isolation égale à celle du triple vitrage sans compromettre l’esthétique 11. Cette performance contribue à un déphasage thermique efficace, aidant à maintenir une température intérieure stable malgré les fluctuations extérieures.
Effets sur le confort intérieur
Les vitrages super isolants ont un impact significatif sur le confort intérieur des bâtiments. Leur capacité à réduire les déperditions thermiques tout en optimisant les apports solaires permet de créer un environnement intérieur plus stable et confortable.
L’un des avantages majeurs de ces vitrages est leur capacité à réduire considérablement les pertes de chaleur. Dans une habitation mal isolée, près de 40% de la perte de chaleur se fait par les fenêtres. Les vitrages super isolants, avec leur capacité d’isolation 2 à 3 fois plus importante que le double vitrage classique, permettent de réduire significativement ces pertes.
De plus, ces vitrages offrent un excellent contrôle solaire. Les vitrages à isolation renforcée (VIR) les plus performants pour le secteur de l’habitat présentent un facteur solaire de 0,42, ce qui signifie que seulement 42% de l’énergie du soleil pénètre dans l’habitat 6. Cette caractéristique permet une gestion fine de l’apport de chaleur solaire, contribuant ainsi à un meilleur confort thermique en toutes saisons.
En conclusion, l’inertie thermique des vitrages super isolants, caractérisée par leur capacité de stockage thermique, leur déphasage thermique optimisé et leurs effets positifs sur le confort intérieur, en fait des éléments clés pour améliorer l’efficacité énergétique et le confort des bâtiments modernes.
Impact sur la performance énergétique
Réduction des besoins en chauffage
Les vitrages super isolants jouent un rôle crucial dans la réduction des besoins en chauffage des bâtiments. L’approche énergétique actuelle prend en compte non seulement les déperditions thermiques à travers l’enveloppe du bâtiment, mais aussi les apports solaires traversant les vitrages. Ces apports solaires sont caractérisés par le facteur solaire du vitrage, également appelé « facteur g ». Un facteur solaire élevé est favorable aux économies d’énergie de chauffage, car il permet de bénéficier des apports naturels et gratuits du soleil. Les vitrages à isolation renforcée (VIR) sont équipés d’une fine couche transparente d’argent ou d’oxydes métalliques déposée sur l’une des faces intérieures du double vitrage. Cette couche faiblement émissive s’oppose au rayonnement infrarouge et forme une barrière thermique, retenant la chaleur à l’intérieur du logement 6. Ainsi, ces vitrages permettent de réduire considérablement les déperditions thermiques du bâtiment tout en valorisant les apports solaires. Par exemple, le vitrage ECLAZ® LUMI offre un équilibre optimal entre son coefficient d’isolation thermique, sa transmission lumineuse élevée et son facteur solaire. Avec 83% d’apport de lumière naturelle, il conserve la chaleur intérieure tout en laissant passer un maximum d’énergie solaire 15. Cette performance permet de limiter les déperditions de chaleur lors des périodes froides et de réduire l’utilisation du chauffage, ce qui se traduit par des économies d’énergie significatives.Amélioration du confort d’été
Les vitrages super isolants contribuent également à l’amélioration du confort d’été. Les VIR qui assurent une fonction de contrôle solaire sont pourvus d’une couche peu émissive qui empêche une partie de l’énergie solaire extérieure de pénétrer à l’intérieur du logement, tout en préservant un haut niveau d’éclairement naturel. Par exemple, les VIR les plus performants pour le secteur de l’habitat présentent un facteur solaire de 0,42, ce qui signifie que seulement 42% de l’énergie du soleil pénètre dans l’habita. Une étude menée par l’Empa a analysé en détail les facteurs influençant la température intérieure d’un comble en été dans un logement bien isolé (Up = 0,2 W/(m2.K) pour les parois). Les principaux facteurs agissant sur le confort d’été sont, par ordre d’importance :- Les protections solaires des surfaces vitrées exposées
- La sur-ventilation nocturne
- La réduction de l’utilisation des équipements générant de la chaleur
- Une forte performance thermique globale des parois, y compris des parois vitrées avec vitrage à contrôle solaire
Optimisation de l’éclairage naturel
Les vitrages super isolants permettent également d’optimiser l’éclairage naturel, ce qui a un impact positif sur la santé des occupants et contribue à réduire les dépenses en éclairage artificiel 17. Plus le vitrage présente une transmission lumineuse élevée, moins il est nécessaire de recourir à la lumière artificielle 17. Le vitrage ECLAZ® LUMI, par exemple, offre un gain de 10% de lumière naturelle par rapport à un double vitrage traditionnel, grâce à sa couche de protection thermique ultra transparente obtenue par traitement laser 15. Cette performance en fait un choix idéal pour les logements qui manquent de lumière 15. Pour optimiser l’éclairage naturel, il est recommandé de :- Concevoir des bâtiments qui laissent la lumière pénétrer dans les espaces de vie
- Prendre en compte l’environnement alentour (bâtiments à proximité, végétation)
- Proposer un éclairage provenant de plusieurs directions lorsque c’est possible
- Compenser les balcons et corniches qui réduisent la quantité de lumière naturelle disponible par de grandes surfaces vitrées
- Utiliser le toit pour éclairer le dernier étage avec des puits de lumière ou des verrières 17
Choix et installation des vitrages super isolants
Critères de sélection
Le choix du vitrage est une étape cruciale lors de l’installation ou du remplacement des fenêtres. Il existe une variété de types de vitrages, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients. Pour faire un choix éclairé, il est essentiel de prendre en compte plusieurs facteurs.
Le double vitrage est actuellement la norme dans le secteur de la construction neuve. Il offre des performances nettement supérieures au simple vitrage et présente un rapport qualité/prix plus attractif que le triple vitrage. Les doubles vitrages à Isolation Thermique Renforcée (ITR) sont particulièrement efficaces, avec une valeur Ug de 1,1 ou 1,0 W/m2.K, les rendant six fois plus isolants qu’un simple vitrage.
Lors de la sélection d’un vitrage, il est important de considérer :
- Le coefficient de déperdition thermique (valeur Ug) : Plus cette valeur est basse, meilleure est l’isolation
- Le facteur solaire (valeur g) : Il détermine la quantité d’énergie solaire qui pénètre à travers le vitrage
- La transmission lumineuse : Elle influence la quantité de lumière naturelle qui entre dans le bâtiment
Il est recommandé de choisir un coefficient Uw (qui prend en compte le châssis et le vitrage) inférieur ou égal à 1,3 W/m²K pour une performance optimale
Techniques d’installation
L’installation des vitrages super isolants nécessite une attention particulière pour garantir leur efficacité et leur durabilité. Voici les principales étapes à suivre :
- Préparation : S’assurer que le cadre dans lequel le vitrage sera installé est solide et stable
- Choix du vitrage : Sélectionner le type de verre approprié en fonction de l’emplacement et de l’utilisation prévue
- Mise en œuvre : Les vitrages isolants SSP et SSPP doivent être installés avec une prise en feuillure sur quatre côtés, conformément à la norme NF DTU 39
- Drainage : Utiliser des feuillures drainées pour assurer une bonne évacuation de l’eau
- Étanchéité : Veiller à ce que l’étanchéité soit assurée par compression d’une garniture, sans que les efforts de compression ne dépassent 1 daN/cm sur le système de scellement
Il est fortement recommandé de faire appel à un artisan RGE Qualibat (Reconnu Garant de l’Environnement) pour l’installation. Ces professionnels sont évalués régulièrement et garantissent une installation de qualité.
Entretien et durabilité
L’entretien régulier des vitrages super isolants est essentiel pour maintenir leur performance et leur durabilité. Voici quelques conseils :
- Nettoyage : Utiliser un chiffon non abrasif et un produit nettoyant spécifique pour le verre
- Inspection : Vérifier régulièrement les joints d’étanchéité, les cadres et les fixations
- Ventilation : Assurer une bonne ventilation pour éviter la condensation qui pourrait endommager le vitrage
La durabilité des vitrages super isolants dépend en grande partie du respect des normes lors de l’installation. Ces normes garantissent que le verre utilisé est de qualité supérieure, résistant aux intempéries et capable d’offrir une isolation thermique efficace sur le long terme
En conclusion, le choix et l’installation des vitrages super isolants requièrent une attention particulière aux détails techniques et aux normes en vigueur. Une sélection judicieuse et une installation professionnelle, suivies d’un entretien régulier, garantiront des performances optimales et une longue durée de vie de ces vitrages performants.
L’exploration de l’inertie thermique des vitrages super isolants met en lumière leur rôle crucial dans l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments. Ces technologies innovantes ont une influence considérable sur le confort thermique, la réduction des besoins en chauffage et l’optimisation de l’éclairage naturel. Leur capacité à stocker et à restituer la chaleur de manière efficace en fait des composants essentiels pour créer des environnements intérieurs plus stables et confortables.
Pour tirer le meilleur parti de ces avancées, il est essentiel de choisir judicieusement les vitrages super isolants et de veiller à leur installation professionnelle. Une attention particulière aux critères de sélection, aux techniques d’installation et à l’entretien régulier garantit des performances optimales sur le long terme. En fin de compte, l’utilisation réfléchie de ces vitrages haute performance contribue grandement à la conception de bâtiments plus durables et énergétiquement efficaces, ouvrant la voie à un avenir plus vert dans le secteur de la construction.
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