LA CONTRIBUTION DES FENÊTRES ALUMINIUM A LA …

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?


3 indicateurs caract3 indicateurs caractéérisentrisentles performances les performances éénergnergéétiquestiques

des fenêtresdes fenêtres

Critères de performance


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



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)



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


surface totale fenêtreUw =

Ug x surface du vitrage + Uf x surface cadre + Ψg x périmètre vitrage


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



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



fenêtre avec volet extérieur

le volet extérieur protégela fenêtre et ainsi améliore

l’isolation

coefficient moyen et

fenêtre vitrée


La présence d’un volet isolantpermet d’obtenir un Ujn

d’environ 0.2 watt < au Uw


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


facteur solaire de la fenêtre vitrée


facteur solaire du vitrage


Fenêtre

Transmission secondaire

Réflexion secondaire

Réflexion de l'énergie

par la paroi

Transmission secondaire

Transmission directe d'énergie à l'intérieur

Facteur Solaire

Absorption


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


Sg x surface vitrage + Sf x surface profilsurface totale vitrage+cadreSw =

facteur solaire cadre

facteur solaire vitrage

Vitrage + éventuelle protection


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


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



2 fenêtres de même dimension équipéesdu même vitrage peuvent avoir

des facteurs de transmission lumineusedifférents en fonction de l’épaisseur

de leur cadre


Impact des fenêtres sur la consommation

Impact des fenêtres surImpact des fenêtres surla consommation dla consommation d’’un un bâtiment dbâtiment d’’habitationhabitation


En plus des coefficients Uw ou Ujn , Sw , Tlde la fenêtre, 3 autres paramètres liésau bâtiment doivent être considérés :


Sa zone climatique

L’orientation sud, nord, est, ouest de ses fenêtres

La surface des fenêtres


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.




• calcul de la consommation de chauffage :déperditions – apports solairesparamètres utilisés : Uw, , , , , zone climatique

calcul consommation éclairage :lumière électrique – lumière naturelleparamètres utilisés : Uw, , , , zone climatique


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


Approche RT 2005

CalculCalculdes consommationsdes consommationssuivant la RT 2005suivant la RT 2005


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


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


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


2,11,8habitation

Zone H3 ≤ 800 m

Zones H1 H2 et H3 > 800 m

W/m² °k

de rde rééfféérencerence

approche RT 2005


hiver

approche RT 2005

} 0,40

Facteur solaire et transmissionFacteur solaire et transmissionlumineuse de rlumineuse de rééfféérencerence


approche RT 2005

Orientation de rOrientation de rééfféérencerence

Logements collectifsMaisons individuelles

NORDNORD20 %

SUD40 % SUD

EST20 %

EST

OUEST20 % OUEST


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%


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, ,


Simulations rSimulations rééalisaliséées es parparle bureau le bureau dd’é’études thermiquestudes thermiques

POUGET POUGET ConsultantsConsultants


• 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


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


Maison individuelle étudiée

Simulations


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 :


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


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


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


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


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


= 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


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


= 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


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


= 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


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


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


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


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


FENETRES A TRIPLE VITRAGE :

EFFICACITE ENERGETIQUE REELLE EN FRANCE ???

Mode, Lobbying, ou réalité?


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


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


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




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




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




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 )


Merci de votre attentionMerci de votre attention

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