Installation de 2 types de fenêtre sur notre maison
L'impact des fenêtres passives en chiffres:
Dans “maison passive”, le terme passif exprime le fait que le bâtiment se chauffe passivement par le soleil ☀️.
Les fenêtres sont de magnifiques radiateurs.
Pour cela, il faut jouer sur l’orientation des surfaces vitrées et privilégier les plus grandes surfaces au Sud, sans masque solaire.
La façade Sud d’une maison est bien équilibrée pour les apports solaires, si elle comprend 30% de menuiseries extérieures car une fenêtre orientée au Sud amène entre 80 et 90% de rayonnement de soleil de plus qu’une fenêtre orientée nord et environ 40% de plus qu’une fenêtre orientée à l’Est ou à l’Ouest ! Ce qui n’est pas négligeable…
- Mais:
D’un point de vue déperdition thermique, les fenêtres sont de gros point faibles:
50% des déperditions thermiques viennent des fenêtres alors qu’elles ne représentent que 12% des parois d’une maison. Elles sont jusqu’à 8 X moins isolantes que les murs.
Le passage d’un mur vers une paroi vitrée est identifié comme un point faible.
Il faudra satisfaire le premier critère du standard passif: 15kWhm2/an.
Pour l’étanchéité à l’air, dès la phase de conception, on utilise la « règle du crayon » et on se focalise sur les détails.
Les fenêtres certifiées passives permettent d’une part de capter l’énergie solaire pour chauffer la maison et d’autre part de conserver l’énergie dans l’enveloppe de la maison (à l’intérieur donc), en réduisant les pertes de chaleur, avec un confort optimal pour les habitants.
Comment avoir une fenêtre énergiquement performante et sur quoi peut-on jouer ?
Il faut trouver un bon équilibre entre les gains et les pertes de chaleur !
A – Gains:
Les gains solaires sont fonction:
- du coefficient de gain solaire du verre: « g ».
- de l’épaisseur du verre présent (inclus dans le facteur « g »)
Les fenêtres doivent avoir une valeur « g » adaptée au climat du projet considéré.
En France nous sommes dans un climat « froid-tempéré », soit g = 0,5 c’est à dire que sur les 100% des rayons du soleil, 50% de la chaleur du rayonnement solaire doit être transmise à travers la fenêtre et captée à l’intérieur de la maison. Mais avec les meilleurs triples vitrages on vise un g à 0,6 en France !!
Plus le climat est chaud plus « g » doit être faible.
B- Pertes:
Les pertes de chaleur sont fonction:
- du coefficient de transfert de chaleur de la fenêtre dans son ensemble: « Uw(w pour window) »
Pour une construction passive, la recommandation est Uw < 0.80 watt/m2 Kelvin.
On dit « dans son ensemble » car (malheureusement) les pertes se font à travers toute la fenêtre (pas seulement par le verre). On doit prendre en compte:
- Le verre: Ug (g pour glass)
- Le cadre ou Le chassis: Uf (f pour frame)
- Les intercalaires (partie qui sépare les différentes vitres): Psi g
- Le type d’installation
Pour la certification on prend aussi en compte la valeur Psi (coefficient de transfert de chaleur linéaire)
Psi concerne une ligne, une longueur, une jonction linéaire entre 2 éléments comme par exemple le bas d’une fenêtre et le rebord d’un mur. Pour Psi, l’unité utilisée est le mètre, contrairement à U qui concerne une surface (d’où l’unité en M2).
« U » et « Psi » sont donc des coefficients de transmission: ils représentent la facilité à transmettre la chaleur.
Donc plus U et Psi sont faibles, plus l’isolation thermique de la fenêtre est forte.
U et Psi sont différents pour chaque fenêtre.
- Le verre: Ug
Valeur de Ug < 0,7 w/m2 K, pour respecter cette valeur on utilise du triple vitrage et on insère du gaz inerte entre les vitres comme de l’Argon ou le Krypton qui transmet moins facilement la chaleur (que l’air).
- Le Cadre ou le Chassis: Uf
C’est la structure de la fenêtre. Il est installé en partie dans le mur et supporte les parties ouvrantes: les vitrages. Dans certains cas, les cadres peuvent aider à la structure du bâtiment.
La performance du châssis est moins bonne que celle du vitrage.
La technologie des cadres a fait d’énormes progrès et un cadre peut maintenant être isolé et sans pont thermique, si bien qu’ils perdent beaucoup moins de chaleur. Les cadres deviennent plus minces et laissent donc plus de place au verre pour une même taille de fenêtre.
- L’intercalaire:
La performance de l’intercalaire doit être la plus performante possible (Psi le plus faible possible).
Dès qu’une fenêtre a + d’1 simple vitrage, il faut maintenir les vitrages ensemble pour ne faire qu’un seul bloc: c’est l’intercalaire.
Souvent en aluminium, c’est un super conducteur de chaleur donc ça ne nous arrange pas…
Un pont thermique va se créer, c’est à dire que la chaleur passe librement à travers le matériau. L’isolation thermique est rompue..
Donc, même si le vitrage est bon, si ce vitrage est maintenu par un cadre un aluminium, il deviendra froid à l’intérieur et il y aura formation de condensation.
Solution: utiliser des matériaux moins conducteurs de chaleur et insérer une zone isolante sur les matériaux conducteurs.
On utilise des intercalaires « chauds » (« warm edge spacers ») composés de matières synthétiques qui conduisent 50% de moins que l’alumimium.
- Installation de la fenêtre:
Le type d’installation compte dans les calculs de pertes de chaleur. Il faut optimiser la mise en oeuvre de la fenêtre.
Une fenêtre bien positionnée dans l’épaisseur du mur mais dont le cadre n’est pas recouvert correctement d’isolant peut faire augmenter le besoin de chauffage de la maison de 0,8 à 1 KwH/m2/an.
Une fenêtre mal positionnée dans l’épaisseur du mur mais dont le châssis est pourtant recouvert d’isolant peut faire augmenter le chauffage d’au moins 3Kwh/m2/an
Pour limiter la transmission: on va « noyer » le cadre de la fenêtre dans l’isolant du mur. L’isolation du mur recouvre une partie du cadre des fenêtres on dit que l’on pose en tunnel.
Idéalement un châssis au milieu de l’isolant et un recouvrement d’environ 6cm est une bonne solution.
Il faut un placement idéal dans l’épaisseur du mur pour avoir le meilleur compromis entre pont thermique et apport solaire.
Autre détail: la partie inférieure d’un cadre de fenêtre est plus difficile à isoler et perd souvent plus de chaleur que les côtés et le haut.
- « Valeur U » V/S « Valeur U réelle ou Uw mise en oeuvre »
Ainsi La « valeur U » n’est pas la « valeur U réelle ».
La « valeur U » est utilisée comme valeur de comparaison dans des conditions standards. Cela permet de donner les bases pour un projet global.
Note: La « valeur U réelle » ou « Uw mise en oeuvre » (w pour window) prend en compte tous les détails évoqués plus haut.
L’exigence de « Uw mise en oeuvre » dépend du climat. En Europe pour une maison passive « U mise en oeuvre » doit être < 0.85W/(M2.K).
Même si il n’est pas obligatoire d’avoir des fenêtres certifiées Passives pour certifier un bâtiment passif, cela est fortement recommandé car on a toutes les informations pour les rentrer dans notre fameux logiciel: le PHPP.
On est alors certain de la performance et de la qualité de la fenêtre.
Pourquoi les fenêtres Passivhaus ont un lien avec le confort dans la maison ?
En fait une fenêtre standard donne de l’inconfort:
3 types d’inconforts:
- Courant d’air froid: Quand l’air chaud de la pièce se refroidit au contact de la fenêtre plus froide, il descend vers le sol et crée un courant d’air froid dans la pièce.
- Température asymétrique: comme les fenêtres sont plus froides que le reste de la pièce, on ressent une partie de l’air froid, pourtant la température intérieure est jugée bonne.
- Perte de chaleur globale.
Qui dit surface froide, dit risque d’humidité, de condensation et risque de moisissure et potentiellement un risque pour la santé.
Les fenêtres certifiées passives éliminent les 3 types d’inconforts et:
- Garantissent une température de surface élevée sur les fenêtres: 17°c, même pendant la nuit.
- Evitent la condensation.
- Diminuent fortement les déperditions.
Elles ne peuvent pas être plus 4,2°c + froide que la température moyenne des surfaces environnantes.
Ainsi, pas de courant d’air, pas d’asymétrie de température, pas de perte de chaleur.
Concrètement, cela veut dire que vous pouvez vous asseoir sur le cadre d’une fenêtre ou proche d’elle, même si il gèle ou neige dehors, pas de sensation de froid !!
Si on ajoute les fenêtres certifiées Passivhaus dans un projet incluant une bonne enveloppe thermique, étanche à l’air avec une bonne ventilation, on garantit une bonne qualité de l’air pour les habitants.
Un peu de pratique :Comment est installée une fenêtre fixe (sans ouvrant) ?
Le plus souvent, les cadres arrivent pré-montés.
On enlève le vitrage du cadre pour que le cadre de fenêtre soit plus léger à manipuler (surtout quand il y a du triple vitrage).
On pré-positionne le cadre dans la baie (emplacement prévu de la fenêtre entre les murs) pour s’assurer de l’espace restant entre ces 2 derniers, 1 cm de chaque coté est une bonne marge.
Pour assurer l’étanchéité à l’eau et à l’air et améliorer l’isolation entre le pare-vapeur du mur et le dormant (élément fixe de la fenêtre), on doit appliquer 1 compribande:
Iso-Bloco one ® (certifié maison passive) qui va pouvoir s’expanser sur toute la largeur du dormant. Il peut passer de 3 à 18mm (ici 10mm de jeu entre cadre et mur).
On pose le cadre à l’horizontale et on colle le compribande tout autour de la fenêtre (sauf pour bas des fenêtres qui ont un seuil).
Dans cet exemple de fenêtre avec seuil, la fenêtre est posée sur un rejingot en purenit® (issu du recyclage de déchets de matériaux en polyuréthane) posé en usine lors de la fabrication de la fenêtre.
Le Purenit® est une bonne cale d’appui des menuiseries et un rupteur de pont thermique.
Le mastic assure le calfeutrement de la fenêtre en partie basse.
On vient fixer le cadre au niveau de la baie, on vérifie la bonne position d’équerre de niveau et d’aplomb et on vient visser définitivement le cadre dont les trous sont prépercés en usine (3 côtés).
Ensuite, on fixe définitivement le cadre en le vissant au mur. Le compribande va pouvoir s’expanser et occuper l’espace restant.
On pose le vitrage dans le cadre et on positionne le pare-close qui vient fermer l’habillage autour de la vitre.
Du mastic termine la liaison entre le cadre et le pare-vapeur du mur.
