Vitrages et protections solaires Verre et effet de serre Transmission spectrale Double verre: modes de transmission de chaleur Verre isolant triple, avec film Verre antisolaire Verre anti-reflet Verre aggrafé Verre électrochrome Quelle est la surface optimale de verre? Caractéristiques et Coefficients Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 1 Le verre un très ancien matériau - Premières traces en mésopotamie: - 5000 ans - Verre soufflé en Syrie - 2200 ans - Verre étiré (Fourcault en Belgique, Owens aux USA) 1906 - Verre flotté (Pilkington) 1959 Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 2
Le verre un très ancien matériau Verre flotté (Pilkington) 1959 Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 3 L effet de serre du verre Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 4
La transmission spectrale du verre SPECTRE SOLAIRE (PARRY-MOON) ET LUMIERE VISIBLE % PARRY-MOON SENSIBILITE HUMAINE Verre NORMAL 6 mm 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 nm Longueur d'onde violet 380-420 bleu 420-495 vert 495-566 jaune 566-589 orange 589-627 rouge 627-780 Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 5 Le verre isolant double: Les modes de transmission de la chaleur Rayonnement Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 6
Le verre isolant double: Les modes de transmission de la chaleur Conduction Convection Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 7 Le verre isolant double: Les modes de transmission de la chaleur Conduction Convection Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 8
Coefficient d isolation: - Emissivité - Gaz Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 9 La périphérie du vitrage Intercalaire - Huisserie Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 10
Le verre isolant triple Triverre 2 verres 2 films Soudés 2 verres 2 films Le vitrage respire! 2 verres Soudés Vide d air Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 11 Le verre isolant triple Le verre central est trempé pour supporter les chocs thermiques: coût, vitrage lourd! Une solution apparaît avec un verre central extra-clair non trempé: moins d absorption solaire Verre extra-clair: verre à faible teneur en oxyde ferrique Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 12
Le verre isolant avec 2 verres et un film SUPERGLASS U: 0.6 W/m2,K TL: 71 % g: 0.58 Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 13 L évolution de la qualité isolante des vitrages Paradoxalement, l isolation la plus mince est aujourd hui un verre isolant double avec une couche low-e et du krypton. On atteint un U de 1 W/m 2,K pour une épaisseur de 2 cm. Avec des isolants performants on n atteint pas cette valeur! Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 14
Les verres «anti-solaires» INCIDENT INCIDENT: Energie solaire incidente REFLECHI: Rayonnement réfléchi ABSORBE: Rayonnement absorbé total TRANSMIS: Energie transmise directement TOTAL: Energie solaire totale transmise (direct et indirect) LUMIERE: Transmission de la lumière visible REFLECHI ABSORBE TRANSMIS ENERGIE SOLAIRE ETVERRE Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 15 Les verres «anti-solaires» 100 % 100 % 7% 78 % 30 % 51 % 8% 7% 14 % 5% TOTAL 85 % NORMAL: VERRE CLAIR LUMIERE: 89 % TOTAL 56 % REFLECHISSANT CLAIR LUMIERE: 47 % 100 % 100 % 5% 40 % 6% 19 % 41 % 14 % TOTAL 54 % ABSORBANT GRIS LUMIERE: 35% 60 % 15 % TOTAL 36 % REFLECHISSANT & ABSORBANT LUMIERE: 19 % Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 16
Les verres avec des couches Couches: - Position des couches Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 17 Couches: - Multiples - Argent pour low-e Exemple: Silverstar (Trösch) Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 18
Verre anti-solaire miroir Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 19 Ecublens 30.03.2006 20 Verre anti-solaire miroir Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA
Verre anti-solaire teinté Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 21 Verre anti-solaire sélectif SPECTRE SOLAIRE (PARRY-MOON) ET LUMIERE VISIBLE PARRY-MOON % SENSIBILITE HUMAINE Verre NORMAL 6 mm 100 90 80 70 60 50 40 30 Verre Silverstar Select 70/40 20 10 0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 nm Longueur d'onde On joue sur le proche infrarouge du rayonnement solaire pour conserver une bonne transmission dans le visible Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 22
Verre anti-reflet Le traitement supprime le 90% des reflets. Mais les reflets restants ne sont pas uniformes et présentent des dominantes dans les rouges, les violets et les verts. Ces reflets parasites donnent des effets de moiré. De nouveaux traitements anti-reflet sont disponibles. Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 23 Verre aggrafé Verre structural Conséquence sur les performances Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 24
Verre aggrafé Verre structural Conséquence sur les performances - Les percements interdisent l utilisation des gaz - Le collage des verres au silicone laisse diffuser les gaz - De nouvelles techniques (émaillage de la tranche, joints plus étanches) permettent aussi l utilisation de gaz Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 25 Verre electro-chrome Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 26
3 Part vitrée optimale d une façade Fenêtre: Vitrage: DV + IR k=1.3w/m2, C τ =65% Store: τ =15% Renouvellementd'air: 0.8 Ren/h occupé 0.2 Ren/h non occupé Eclairage: zone avant: 500 lux 9 W/m2 zone arrière: 300 lux 5 W/m2 Occupation: 10 h/jour, 5 j/semaine Personnes: 2 (80 W/pers) Dégagements: 2.5W/m2 10h/j Consignes: Chauffage: 20 C Refroidissement: 26 C Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 27 MJ/m2,an 300 SUD NORD SFAC 200 SF OPT 100 0 0 20 40 60 80 100 CHAUFFAGE 300 SF / SFAC [%] MJ/m2,an 300 SUD NORD 200 100 OPT 200 EL = 3 xth EL = 2 xth 0 300 200 100 0 20 40 60 80 100 FROID OPT SF / SFAC [%] 100 0 OPT OPT 0 20 40 60 80 100 GLOBAL SF / SFAC [%] EL = TH équivalence chaleur electricité 0 0 20 40 60 80 100 ECLAIRAGE SF / SFAC [%] Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 28
Caractéristiques lumineuses et énergétiques TL τ Taux (-, %) de transmission du vitrage de la lumière selon CIE D65 de 380 à 780nm (un spectre normé de ciel couvert), corrigé en fonction de la sensibilité spectrale de l œil humain. AL Taux (-, %) d absorption de la lumière selon CIE D65 de 380 à 780nm, par le vitrage. RL Taux (-, %) de réflexion de la lumière selon CIE D65 de 380 à 780nm, par le vitrage. UV Ra Taux (-, %) de transmission du vitrage du rayonnement ultraviolet de 280 à 380nm. Indice de rendu des couleurs. Influence de la transmission du spectre sur la perception des couleurs à l intérieur d un local équipé du vitrage. La méthode est normalisée. INCIDENT RL AL AL LUMIERE UV TL Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 29 Caractéristiques lumineuses et énergétiques TED Taux (-, %) de transmission énergétique direct du vitrage sur l ensemble du spectre solaire. AE Taux (-, %) d absorption énergétique de l ensemble du spectre solaire, par le vitrage. RE Qi/Qe Taux (-, %) de réflexion énergétique de l ensemble du spectre solaire, par le vitrage vers l extérieur. Taux (-, %) de transmission secondaire de chaleur absorbée par le vitrage sous forme infrarouge, par convection et conduction. Ce taux se subdivise en deux parties, l une vers l intérieur (Qi), l autre vers l extérieur (Qe). INCIDENT AE RE g, FS Qe Qi TED SC ENERGIE Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 30
Caractéristiques lumineuses et énergétiques g FS SC b Taux (-, %) de transmission énergétique totale du vitrage, directe et indirecte (TED + Qi). Coefficient d ombrage. Il exprime le rapport entre le facteur solaire (g) du vitrage et celui d une simple vitrage non traité de 3mm (g=0.87). On peut déduire g de SC en multipliant SC par 0.87 Coefficient d ombrage. Il exprime le rapport entre le facteur solaire (g) du vitrage et celui d une vitrage isolant non traité (g=0.80). On peut déduire g de b en multipliant b par 0.80 U k Coefficient de déperdition thermique du vitrage en W/m 2,K Anciennement on utilisait la norme DIN pour calculer le U. Aujourd hui c est une norme européenne qui est appliquée (EN). Cette nouvelle norme modifie le coefficient U car la Différence de température de calcul qui était de 10 C avec DIN est passée à 15 C avec EN. De plus EN n admet plus que le taux de remplissage du gaz puisse atteindre plus de 90% du volume, le reste étant de l air. Avec DIN certains fabricants admettaient un taux de remplissage de 100%. Cette nouvelle norme augmente les coefficients U de 0.1 à 0.2 W/m 2,K INCIDENT RE AE Qe Qi ENERGIE TED g, FS SC, b Vitrages - Protections solaires ENERGHO Dominique Chuard / Sorane SA Ecublens 30.03.2006 31