LA CONTRIBUTION DES FENÊTRES ALUMINIUM A LA PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS
Les critères de performance énergétique des fenêtres aluminium Impact des fenêtres sur la consommation d un bâtiment d habitation Approche RT2005 Présentation des résultats de simulations réalisées par POUGET Consultants Fenêtres à triple vitrage Efficacité énergétique réelle en France?
Critères de performance 3 indicateurs caractérisent risent les performances énergétiques des fenêtres
Critères de performance Coefficient de transmission thermique de la fenêtre qui traduit sa capacité à conserver la température intérieure (associé à un volet il devient U jour nuit) Facteur solaire de la fenêtre qui traduit sa 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 transmettre la lumière naturelle à l intérieur du local
Critères de performance transmission thermique fenêtre vitrée Il s exprime en Watt/m² pour 1 de différence de température 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 déperditions de l intercalaire à la périphérie du vitrage isolant)
Critères de performance transmission thermique fenêtre Uw = Ug x surface du vitrage + Uf x surface cadre + Ψg x périmètre vitrage surface totale fenêtre (f pour frame) U du cadre (g pour glass) U au centre du vitrage Ψg liaison vitrage cadre et intercalaire du vitrage isolant
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
Critères de performance Ujn ou U jour nuit, la fenêtre vitrée et son volet extérieur Il s exprime en Watt/m² comme le = + 2 : coefficient fenêtre vitrée : coefficient fenêtre avec volet
Critères de performance fenêtre vitrée fenêtre avec volet extérieur le volet extérieur protége la fenêtre et ainsi améliore l isolation coefficient moyen et
La présence d un volet isolant permet d obtenir un Ujn d environ 0.2 watt < au Uw
Compris entre 0 et 1, plus Sw est haut, plus la quantité de chaleur transmise augmente; on calcule un Sw hiver et un Sw été le calcul (règles ThS) prend en compte : : facteur solaire du vitrage (avec protection solaire éventuelle pour Sw été) : facteur solaire des profilés : rapport de surface fenêtre/vitrage Critères de performance facteur solaire de la fenêtre vitrée
facteur solaire du vitrage Critères de performance Fenêtre Facteur Solaire Réflexion de l'énergie par la paroi Absorption Transmission directe d'énergie à l'intérieur Réflexion secondaire Transmission secondaire secondaire
Critères de performance facteur solaire de la fenêtre vitrée Sw = Sg x surface vitrage + Sf x surface profil surface totale vitrage+cadre facteur solaire cadre Pour une fenêtre posée au nu intérieur (>20cm), Sw est multiplié par 0.9 pour tenir compte de l ombre des tableaux Vitrage + éventuelle protection facteur solaire vitrage
2 fenêtres de même dimension équipées du même vitrage peuvent avoir des facteurs solaires différents en 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, plus la quantité de lumière naturelle augmente Critères de performance Il dépend du coefficient du vitrage du rapport de surface fenêtre/vitrage
2 fenêtres de même dimension équipées du même vitrage peuvent avoir des facteurs de transmission lumineuse différents en fonction de l épaisseur de leur cadre
Impact des fenêtres sur la consommation Impact des fenêtres sur la consommation d un d bâtiment d habitationd
Impact des fenêtres sur la consommation En plus des coefficients Uw ou Ujn, Sw, Tl de la fenêtre, 3 autres paramètres liés au bâtiment doivent être considérés : Sa zone climatique L orientation sud, nord, est, ouest de ses fenêtres La surface des fenêtres
Impact des fenêtres sur la consommation La connaissance de ces paramètres pour les fenêtres d un bâtiment donné permet le calcul de la consommation de ce bâtiment, en fonction de l influence des fenêtres, pour les postes chauffage et éclairage.
Impact des fenêtres sur la consommation calcul de la consommation de chauffage : déperditions apports solaires paramètres utilisés : Uw,,,,, zone climatique calcul consommation éclairage : lumière électrique lumière naturelle paramètres utilisés : Uw,,,, zone climatique
La valorisation des apports solaires d hiver n exclut pas la prise en compte du confort d été grâce à un Sw été bas obtenu par l utilisation d une protection extérieure
Approche RT 2005 Calcul des consommations suivant la RT 2005
Approche RT 2005 Les postes de consommation d un bâtiment d habitation* selon la zone climatique et l énergie utilisée Chauffage (de 40 à 70%) 55% Eau chaude (de 20 à 50%) 35% Éclairage 5% Ventilation (VMC) 5% * non climatisé
Rappel du principe de la réglementation r thermique RT 2005 Comparaison entre le calcul de la consommation conventionnelle globale C d un bâtiment et le calcul de sa consommation de référence Créf «droit à consommer», C doit être inférieur à Créf Approche RT 2005 C est calculé avec les caractéristiques réelles de tous les éléments du projet Créf est calculé avec des caractéristiques de référence
8 zones climatiques approche RT 2005 29 22 56 H1a H1b H1c H2a H2b H2c H2d H3 62 59 80 76 60 02 08 50 14 27 95 51 55 57 78 54 67 61 77 91 28 10 35 53 88 52 72 45 89 70 87 68 41 44 49 21 37 18 58 25 85 36 79 86 03 71 36 23 01 74 17 87 69 16 63 42 73 19 38 24 15 43 33 07 05 46 26 48 47 12 82 84 04 40 30 06 32 81 34 13 31 83 64 65 11 09 66 2B 2A
approche RT 2005 de référencer rence W/m² k Zones H1 H2 et H3 > 800 m Zone H3 800 m habitation 1,8 2,1
approche RT 2005 Facteur solaire et transmission lumineuse de référencer rence hiver } 0,40
approche RT 2005 Orientation de référencer rence OUEST NORD 20 % 20 % OUEST NORD SUD 40 % EST 20 % SUD EST Maisons individuelles Logements collectifs
Surface de référence r rence des fenêtres approche RT 2005 La surface de référence des fenêtres des bâtiments d habitation est considérée égale à1/6 ème de la surface habitable soit environ 17% 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
Simulations Simulations Thermiquement la performance des fenêtres est jusqu à aujourd hui évaluée principalement sous l angle de l isolation valeur vvvv Or les caractéristiques énergétiques des fenêtres influant sur la consommation d un bâtiment sont en fait plus nombreuses :, hiver,, surface, orientation Seules des simulations détaillées peuvent permettre de déterminer l importance relative de chaque caractéristique et de mesurer leur effet sur la consommation globale
Simulations réalisr alisées par le bureau d études thermiques POUGET Consultants
Simulations Domaine d éd étude : maison individuelle Énergie de chauffage : gaz 1 système constructif : Inertie moyenne Méthode de calcul : règles Th CE version 1.0.8
Simulations Caractéristiques ristiques de la maison individuelle étudiée Surface habitable du bâtiment Hauteur du bâtiment Type Nombre SDB, WC Toiture Fenêtres Structure / isolation Plancher Intermédiaire Plancher bas Chauffage Eau chaude sanitaire VMC 115.6 m² R+1 / 5.20 m T5 1 SDB et 2 WC Combles perdus 24 cm de LDV déroulée. Selon les simulations Maçonnerie et isolant (10 TH32) Planelle en bout de dalle terre plein et isolant (TMS 47) sous chape, Emetteurs basse température Chaudière Hygroréglable B
Simulations Maison individuelle étudiée
Simulations Paramètres simulés définissant les fenêtres : surface 12% 17%* 26% orientation équi 40%S* 60%S répartition 20%ENO 15% EO 10%N ou 2,1 1,8* 1,6 * paramètres de référence RT 2005 0,35 0,40* 0,45
Simulations Principe de la simulation Variation de chaque paramètre isolément (les autres étant à la valeur de référence) pour déterminer son impact sur la consommation de 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 Variation de la surface des fenêtres 1.8 W/m²K, 40S+3x20, =0.4 / Surface habitable H1a H1c H2a H2c 12% +0,6% +0,5% +1,3% +1,9% Réf. 17% 0% 0% 0% 0% 26% +0,1% +0,2% -1,2% -1,7%
Lorsque la surface des fenêtres augmente, la consommation augmente très peu dans les zones froides et diminue dans les zones chaudes Mais réduire la surface des fenêtres augmente la consommation de plus en plus vers les zones chaudes
Variation de l orientationl Simulations Uw = 1.8 W/m²K, = 17%, = 0.4 H1a H1c H2a H2c Equi répartition +1,3% +1,3% +1,3% +1,8% Réf. 40S/20E 20O/20N 0% 0% 0% 0% 60S/15E 15O/10N -1,8% -1,8% -2,2% -2,4%
On gagne environ 2% en passant de l 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
Simulations Variation ou = 17%, 40S+3x20, = 0.4 H1a H1c H2a H2c 1.6 W/m 2 K -1,8% -1,8% -1,8% -1,8% Réf. 1.8 W/m 2 k 0% 0% 0% 0% 2.1 W/m 2 K +2,7% +2,7% +2,7% +2,7%
Simulations Variation ou L influence du cœfficient est notable sur la 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 du = 17%, 40S+3x20, =1.8 H1a H1c H2a H2c 0.45-1,9% -1,9% -2,3% -2,4% Réf. 0.40 0% 0% 0% 0% 0.35 +2% +2% +2,1% +2,4%
Simulations Variation du 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 surface 2,4 % sur C pour 26% de surface Et en Zones chaudes H2 et H3 : L effet sur C est augmenté de 0,5%
Variation des coefficients et combinés Simulations = 17%, 40 S+3x20 et H1a H1c H2a H2c 2.1 et 0.45 +1,2% +1,2% +0,8% +0.7 % 1.8 et 0.45-1,9% -1,9% -2,3% - 2,4 % Réf. 1.8 et 0.4 0% 0% 0% 0 % 1.8 et 0.35 +2% +2% +2,1% +2,4 % 1.6 et 0.35-0,1% -0,2% +0,1% +0,3 %
Simulations La fenêtre star est de Uw 1.8 et Sw 0.45!!! L augmentation de la surface avec cette combinaison en orientation sud diminue la consommation dans toutes les zones Et la fenêtre produit plus d énergie qu 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 fenêtres et 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 clim atique
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
FENETRES A TRIPLE VITRAGE : EFFICACITE ENERGETIQUE REELLE EN FRANCE??? Mode, Lobbying, ou réalité?
Performances comparées des doubles et triples vitrages : Les meilleurs VIR (Vitrages à Isolation Renforcée): Doubles vitrages: Une lame d air de 12mm remplissage Argon et une couche basse émissivité en face 3 Ug = 1,2 à 1,1 W/m²k = 0,65 et = 0,8 Épaisseur en 4/16/4 de 24mm et un poids de 20Kg/m² Triples vitrages: Deux lames d air de 12mm remplissage Argon et 2 couches basse émissivité en faces 3 et 5 = 0,7 à 0,5 W/m²k = 0,5 et = 0,7 Épaisseur en 4/12/4/12/4 de 36mm et un poids de 30Kg/m²
Performances comparées des doubles et triples vitrages : Le triple vitrage améliore donc le coefficient de transmission thermique mais il détériore d le facteur solaire et le coefficient de transmission lumineuse
Contribution à la consommation des bâtiments des fenêtres équipées de doubles ou de triples vitrages Fenêtres comparées : Fenêtre aluminium à profilés RPT ouvrant caché et double vitrage VIR : = 1,6 W/M²k = 0,45 Fenêtre PVC et triple vitrage VIR : = 0,75 W/M²k = 0,28
Contribution à la consommation des bâtiments des fenêtres équipées de doubles ou de triples vitrages Fenêtres comparées : Fenêtre aluminium à profilés RPT ouvrant caché et double vitrage VIR : = 1,6 W/M²k = 0,45 Fenêtre PVC et triple vitrage VIR : = 0,75 W/M²k = 0,28
Contribution à la consommation des bâtiments des fenêtres équipées de doubles ou de triples vitrages Analyse des résultats : Les gains de consommation avec la fenêtre triple vitrages sont faibles voire même négatif! Alors que le Uw est abaissé de plus de 50%! La dégradation du facteur solaire et l augmentation des profilés des fenêtres triple vitrage pénalisent les apports solaires d hiver
Contribution à la consommation des bâtiments des fenêtres équipées de doubles ou de triples vitrages Analyse des résultats : Les conditions météorologiques des 8 zones climatiques ne sont pas comparables avec celles de nos voisins du nord de l Europe Les gains en consommation d énergie avec des fenêtres équipées de triples vitrages sont disproportionnés avec l augmentation des coûts, contraintes techniques et augmentation de matières (+ 50% de float; + 100% de barrière d étanchéité; + 100% de couche basse émissivité )
Merci de votre attention