Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage

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1 Energie et construction Cycle technique 2014 Formations supportées par la Wallonie Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage A.Tilmans Laboratoire caractéristiques énergétiques CSTC Isolation thermique, condensation et confort Les Isnes 24 avril 2014 Master title - 16/04/ Page 1

2 Contenu 1. Introduction 2. Performances thermiques des solutions de rénovation 3. Risque de condensation et climat intérieur 4. Surchauffe et contrôle solaire 5. Resserrage des fenêtres en rénovation Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 2

3 Energie et construction 2014 Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage Introduction Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 3

4 Introduction Déperditions par les fenêtres K moy K31 Dans bâtiment isolé : Fenêtres = part la plus faible de la surface de déperdition, mais déperdition la plus grande! Source graphiques: «CALE, précurseur de la PEB» Statistiques sur 426 maisons ( ) Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 4

5 Introduction Impact du niveau d isolation Source: CALE 2 Statistiques sur 426 maisons (sept.2007-déc.2009) K74 (SENVIVV) Plafonds et toitures Plafonds en daken planchers Vloeren 17% K25-K35 répartition des déperditions énergétiques par types de parois 13.6% 16.5% Ponts Koudebruggen thermiques 11% 18% 21% Muren murs 27.8% 2.2% 7% 6% 24% Appartementsgebouwen appart. Eengezinswoningen Maisons unifamiliales 24% 27% 1% 36.4% 3.5% Immeubles à 4% 40% portes Deuren Vensters fenêtres fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC K35-K45 répartition des déperditions énergétiques par types de parois 12.3% 17.8% K15-K25 répartition des déperditions énergétiques par types de parois (K15 K25) 14.3% 11.7% 27.7% 27.0% 41.9% Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 5 2.6% 2.5% 2.6% 36.4% 3.2% fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC

6 Introduction Réglementation PEB et rénovation Rénovations importantes Bâtiment de plus de 1000m² >25% de la surface de déperdition fait l objet de travaux OU Coût des travaux >25% de la valeur du bâtiment (sans compter le terrain) Rénovation simple (avec PU) travaux avec permis d urbanisme qui influencent la performance énergétique Changement d affectation bâtiments qui acquièrent une nouvelle destination et dans lesquels, contrairement à la situation antérieure,de l énergie est consommée pour obtenir une température intérieure spécifique pour les personnes. Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 6

7 Introduction Exigences PEB rénovation Rénovations/transformations Changements d affectation Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 7

8 Introduction Coefficient de transmission thermique (valeur U) Flux de chaleur Q à travers une paroi Extérieur Intérieur Q = A U ( i e ) [W] A Valeur U : Puissance calorifique qui traverse 1 m² de paroi pour une différence de température de 1 C de part et d autre de la paroi R se R 1 R s R 2 R si Coefficient de transmission thermique (valeur U) d une paroi U = 1 / R t [W / m² K] Résistance thermique totale (d ambiance à ambiance) R t = R si + ΣR i + R se [m² K / W] Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 8

9 Introduction Performance thermique de la fenêtre Vitrage U g [W/m²K] NBN EN 673 ; NBN EN 674 ; NBN EN 675 Caractérisée par U w [W/m²K] A g l g Espaceur de vitrage Ψ g [W/mK] NBN EN ISO ; NBN EN ISO NBN EN ISO NBN EN ISO Réglementation PEB A f Profilé d encadrement U f [W/m²K] NBN EN ISO ; NBN EN Vitrage = 70 à 80% de la surface des fenêtres! Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 9

10 Introduction Réglementation PEB : exigences thermiques Ex : profilé bois 58mm double vitrage HR espaceur standard Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 10

11 Introduction Fonctionnement du vitrage : valeur U g U g du vitrage dépend : R e R g R i Des résistances d échanges intérieures et extérieures (R e et R i ) De la résistance de la lame d air Type de gaz de remplissage Epaisseur Emissivités des faces 2 et Air Air HR Argon HR Krypton HR Ext Int U g value [W/m²K] d Thickness [mm] Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 11

12 Introduction Fonctionnement du vitrage : transmission lumineuse Lumière nm v Une partie de la lumière est Transmise directement vers l intérieur : v v Pas de transmission indirecte! v = 90% Absorbée par la paroi : v Réfléchie vers l extérieur : v v Lumière entrante Lumière incidente Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 12

13 Introduction Fonctionnement du vitrage : facteur solaire Une partie du rayonnement solaire est Transmise directement vers l intérieur : e e Absorbée par la paroi : e e e Réfléchie vers l extérieur : e g transmission indirecte Chaleur transmise ( W ) Rayonnement solaire incident ( W ) g = 87% La partie absorbée est réémise en partie vers l intérieur et en partie vers l extérieur Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 13

14 Energie et construction 2014 Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage Performances thermiques des solutions de rénovation Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 14

15 Solutions de rénovation Le fenêtre existante Châssis bois Fenêtre de 1,23m x 1,48 m 70% de vitrage Châssis en chêne de 45mm U f = 2,5 W/m²K Simple vitrage U g = 5,7 W/m²K U w = 4,7 W/m²K Châssis métallique Fenêtre de 1,23m x 1,48 m 80% de vitrage Châssis métallique U f = 5,9 W/m²K Simple vitrage U g = 5,7 W/m²K U w = 5,7 W/m²K Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 15

16 Solutions de rénovation 1. Remplacement de la fenêtre Ex. fenêtre standard actuelle Châssis bois dense 68 mm Double vitrage HR (couche basse émissivité) Espaceur de vitrage non isolant Fenêtre de 1,23 m x 1,48 m avec 70% de vitrage Caractéristiques thermiques : Châssis : U f = 1,6 W/m²K Vitrage : U g = 1,1 W/m²K Fenêtre U w = 1,5 W/m²K Facteur solaire du vitrage : g = 0,62 Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 16

17 Solutions de rénovation 2. Film sur vitrage 1 2 Pose d un simple vitrage avec couche basse émissivité Films sur vitrage Contrôle solaire, sécurité, protection UV, ET amélioration thermique Couche basse émissivité Diminution des échanges par rayonnement (ε = 0,15) R e R i Pour un simple vitrage : Ext Int U g = 5,7 3,6 W/m²K ( 37%) Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 17

18 Solutions de rénovation 3. Survitrage Performance du châssis pas modifiée (châssis bois) Performance du vitrage : maximum 3 mm 2 Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 18

19 Solutions de rénovation 3. Survitrage Dans le cas de deux vitrages de 4 mm espacés de 15 mm: U g = 5,7 2,8 W/m²K ( 51%) Dans le cas d une feuille de verre clair de 4 mm et d une feuille de verre avec couche à faible émissivité (εn = 0,15) espacées de 15 mm: U g = 5,7 1,7 W/m²K ( 70%) Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 19

20 Solutions de rénovation 4. Remplacement du vitrage Performance du châssis pas modifiée (châssis bois) Performance du vitrage = celle du nouveau vitrage Possibilité double vitrage d épaisseur réduite : l espaceur Possibilités de mise en oeuvre : Pose dans la feuillure existante Elargissement de la feuillure Profilé d adaptation Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 20

21 Solutions de rénovation 5. Double fenêtre Pratiquement seule solution envisageable pour certains cas: Fenêtres de géométrie complexe ou ayant une esthétique à préserver Performance thermique de la fenêtre existante + ajout d une nouvelle fenêtre Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 21

22 Solutions de rénovation 5. Double fenêtre Calcul du U w dans le cas d une double fenêtre: Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 22

23 Solutions de rénovation 5. Exemple double fenêtre (châssis bois) 1. Fenêtre existante avec châssis bois U w1 = 4,8 W/m²K 2. Fenêtre ajoutée : Châssis bois de 68mm Double vitrage 1.1 W/m²K Espaceur de vitrage non isolant U w2 = 1,5 W/m²K mm entre les deux fenêtres Performance thermique de la double fenêtre : U w = 1,1 W/m²K ( 77%) Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 23

24 Solutions de rénovation 5. Exemple double fenêtre (châssis métallique) Si fenêtre existante avec châssis métallique U w1 = 5,8 W/m²K Performance thermique de la double fenêtre : U w = 1,15 W/m²K ( 80%) Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 24

25 Solutions de rénovation Synthèse (châssis bois) 1. Situation initiale : Fenêtre de 1,23m x 1,48 m 70% de vitrage Châssis en chêne de 45mm Simple vitrage U w = 4,7 W/m²K 1.4 Double fenêtre Pose d une fenêtre avec U w = 1,5 W/m²K U w = 1,1 W/m²K ( 77%) Risque de condensation sur vitrage existant 1.1 Simple vitrage amélioré (ou film) Couche basse émissivité côté intérieur (ε = 0,15) U w = 3,3 W/m²K ( 31%) 1.2 Survitrage Ajout d un vitrage basse émissivité Risque de condensation entre vitrages U w = 2,1 W/m²K ( 55%) 1.3 Remplacement de vitrage Pose d un double vitrage U g 1,1 avec profilé d adaptation U w = 1,7 W/m²K ( 64%) Pose d un double vitrage mince (16mm) dans feuillure (U g 1,7) U w = 2,1 W/m²K ( 55%) Drainage sous vitrage Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 25

26 Solutions de rénovation Synthèse (châssis métallique) 2. Situation initiale : Fenêtre de 1,23m x 1,48 m 80% de vitrage Châssis métallique Simple vitrage U w = 5,7 W/m²K 2.4 Double fenêtre Pose d une fenêtre avec U w = 1,5 W/m²K U w = 1,2 W/m²K ( 80%) Risque de condensation sur vitrage existant 2.1 Simple vitrage amélioré (ou film) Couche basse émissivité côté intérieur (ε = 0,15) U w = 4,1 W/m²K ( 29%) 2.2 Survitrage Ajout d un vitrage basse émissivité Risque de condensation entre vitrages U w = 2,7 W/m²K ( 54%) 2.3 Remplacement de vitrage Pose d un double vitrage U g 1,1 avec profilé d adaptation U w = 2,2 W/m²K ( 62%) Pose d un double vitrage mince (16mm) dans feuillure (U g 1,7) U w = 2,7 W/m²K ( 53%) Drainage sous vitrage Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 26

27 Energie et construction 2014 Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage Risque de condensation et climat intérieur Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 27

28 Risque de condensation Quand y a t il condensation? Diagramme de l air humide La quantité maximale de vapeur d eau que peut contenir l air dépend de la température (augmentation avec la température) Humidité relative (HR) : rapport entre le contenu en vapeur d'eau de l'air et sa capacité maximale à en contenir à une température donnée Teneur en eau [kg eau /kg air sec ] Saturation : HR = 100% Température de l air [ C] Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 28

29 Risque de condensation Quand y a t il condensation? Diagramme de l air humide Apparition de condensation dépend : du climat intérieur (T et HR) de la température du vitrage ou du châssis Air intérieur : 20 C 50% HR Teneur en eau [kg eau /kg air sec ] CONDENSATION + 9 C Température de l air MOISISSURES + 12 C [ C] Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 29

30 Risque de condensation Condensation sur vitrage 20 C 10 C 9 C 9,3 C 13,8 C 15,2 C 1,6 C 0 C 2,4 C 6,4 C 7,9 C 8,4 C T ext : 10 C Air intérieur : 20 C 50% HR Fenêtre existante Survitrage Remplacement vitrage Double fenêtre Mur maçonné en brique TC de 30 cm d épaisseur : température de surface intérieure = 11,2 C Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 30

31 Risque de condensation Condensation sur vitrage En cas de survitrage ou de double fenêtre, la condensation peut se produire du côté interne de la fenêtre existante Principes à respecter: Survitrage : soigner l étanchéité à l air entre le vitrageajoutéet le vitrage existant prévoir joint Double fenêtre : Eviter les infiltrations d air entre la fenêtre ajoutée et la fenêtre existante Prévoir une légère ventilation de l espace entre les deux fenêtres par de l air extérieur (fente de max 3 mm vers l extérieur sur tout le pourtour) Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 31

32 Risque de condensation Condensation sur châssis Survitrage et remplacement du vitrage Pas de modification du châssis Si châssis bois : Risque de déplacement condensation du vitrage vers le châssis si U f > U g Si châssis métal : condensation sur le châssis inévitable Double fenêtre : Si bonne étanchéité entre la fenêtre ajoutée et la fenêtre existante, le risque de condensation au niveau des châssis est réduit 32 Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 32

33 Climat intérieur Rôle des fenêtres dans la régulation du climat Les fenêtres anciennes ont un impact important sur le climat intérieur Ventilation (incontrolée) par les fuites d air Déshumidification par condensation sur le vitrage Amélioration énergétique des fenêtres déplacement de la condensation Prévoir un système de ventilation!!! Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 33

34 Climat intérieur Possibilités de ventilation hygiénique Si remplacement du vitrage, possibilité d intégrer une grille de ventilation en connection avec le vitrage Attention à l impact mécanique! Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 34

35 Climat intérieur Possibilités de ventilation hygiénique Si survitrage ou double fenêtre, pas de possibilité d intégrer une grille dans la fenêtre MAIS ventilation peut se faire par ailleurs En cas de rénovation avec remplacement de fenêtres, obligation de prévoir une ventilation hygiénique dans les locaux concernés Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 35

36 Energie et construction 2014 Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage Surchauffe et contrôle solaire Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 36

37 La surchauffe Problématique en rénovation Dans bâtiments anciens, problèmes de surchauffe si Grandes surfaces vitrées Parois légères peu isolées (combles, toiture plate, ) Lors de rénovation, risque d apparition de surchauffe si isolation par l intérieur Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 37

38 Surchauffe Quelles solutions lors de la rénovation des fenêtres Survitrage ou remplacement du vitrage possibilité de placer un vitrage à contrôle solaire (effet fixe hiver/été) protection solaire (screen) interieure ou extérieure (modulation hiver/été) Double fenêtre Diminue par principe les apports solaires possibilité de placer un vitrage à contrôle solaire protection solaire intérieure, extérieure ou entre les fenêtres Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 38

39 Surchauffe Efficacité des différentes solutions Type de vitrage U W / m² K g (combinaison) - v - 1. Simple vitrage Exemple de double vitrage (4/15/4) Survitrage 3. Exemple de double vitrage HR Survitrage ou remplacement 4. Exemple de double vitrage HR sélectif Remplacement 5. Exemple de triple vitrage Double fenêtre (simple vitrage + double HR) Protection extérieure blanche Protection solaire intérieure blanche Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 39

40 Energie et construction 2014 Rénovation des châssis existants et remplacement du simple vitrage Resserrage des fenêtres en rénovation Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 40

41 Resserrage des fenêtres Isolation par l extérieur Prévoir un retour d isolant sur la menuiserie! Sciage des batées! Ψ e = 0,4 W/mK ΔU w = +1,12 W/m²K Ψ e = 0,12 W/mK ΔU w = W/m²K Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 41

42 Resserrage des fenêtres Isolation par l intérieur Si double fenêtre isolation continue! Sinon, prévoir un retour d isolant (ex : 3cm d épaisseur) Ψ e = 0,57 W/mK ΔU w = +1,59 W/m²K Ψ e = 0,18 W/mK ΔU w = W/m²K Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 42

43 Merci pour votre attention! Questions? Rénovation des châssis existants et remplacement des simples vitrages Aspects thermiques 24/04/ Page 43

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