Fenêtres

Les fenêtres représentent d’une part le point faible de l’enveloppe thermique du bâtiment mais d’autre part elles jouent un rôle très important pour l’éclairage naturel des pièces et pour les gains en énergie solaire, transformés en chaleur.

Voici différents facteurs qui influencent la lumière et les gains en énergie:

Orientation des fenêtre

Pour optimiser les gains solaires, l'orientation optimale des fenêtres est de +/- 20° sud.

Implantation et zoning de la maison passive sur le terrain :

  • pièces de vies et ses ouvertures vers le sud;
  • petites ouvertures à l’est et à l’ouest;
  • pièces de services et petites ouvertures au nord.

Le pourcentage de surface vitrée

dépend de l’orientation de la façade. La surface vitrée orientée au sud s’élève à (chiffres indicatifs):

  • 30% à  40% de la façade pour garantir les gains de chaleur en hiver;
  • 25% de la surface utilisable de la pièce.

La surface vitrée orientée à l’est et à l’ouest (+/- 50°) ne doit pas dépasser les 15 % de la surface utilisable.

L’ensoleillement des fenêtres

varie selon les saisons :

  • Hiver: sud: gains de chaleur car le soleil est bas sur l’horizon;
  • Intersaison: est – sud – ouest : trop de chaleur, nécessité de mettre des protections solaires extérieures;
  • Eté: est - ouest: trop de chaleur et il faut mettre des protections solaires extérieures / sud: pas trop de chaleur car le soleil est haut sur l’horizon.

Pour garantir les gains solaires en hiver et la fraîcheur en été, il faut orienter les grandes surfaces vitrées au sud et éviter des surfaces trop vitrées à l’est et à l’ouest.

Les gains de chaleur par les fenêtres

La lumière qui rencontre un vitrage est transmise, absorbée et réfléchie, selon des proportions qui dépendent en grande partie du type de vitrage. Le choix du vitrage influence non seulement la lumière transmise mais également les gains solaires et les pertes de chaleur au travers de ce vitrage. La transmission lumineuse et énergétique d’un vitrage peut être caractérisée par trois paramètres :

  • son coefficient de transmission énergétique U (W/m2K);
  • son facteur solaire g (%), caractérisant les performances solaires d’une fenêtre. C’est la capacité à contrôler le passage du rayonnement solaire au travers du vitrage. Il doit être de 48 %;
  • son coefficient de transmission lumineuse TL, qui est la fraction de lumière visible qui traverse le vitrage. Il est influencé par le type de vitrage, le nombre de couches de verre et le type de revêtement qui pourrait être appliqué sur le verre. TL doit être de 70%.

La composition des fenêtres

La qualité thermique d’un vitrage est influencée par 2 composantes :

- le coefficient de transmission énergétique Uw qui doit être inférieur ou égal à 1,1 W/m2*K

- le facteur solaire g (%) qui doit être égal ou supérieur à 48%

Le vitrage présente deux conditions contradictoires au niveau de sa qualité pour garantir le confort thermique :

- pertes minimales de chaleur par transmission

- passage d’énergie élevé pour garantir les gains solaires

Il faut retenir qu’un coefficient de transmission énergétique U (W/m2*K) faible implique un passage du rayonnement solaire g (%) faible et vice versa. Ainsi pour chaque cas il s’agit de trouver un compromis entre les deux exigences.

Le gaz de remplissage (argon, krypton, xénon) remplit la lame d’air entre les vitrages. La qualité thermique de la fenêtre et notamment le transfert de chaleur dans la lame sont influencés par le choix du gaz et le degré de remplissage. Les gaz rares utilisés tels que l’argon (λ = 0,017 W/m*K) ou le krypton (λ = 0,009 W/m*K à 10°C), sont des gaz plus isolants et plus visqueux que l’air. Ceci permet de diminuer considérablement les pertes par conduction et / ou convection.

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