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Centre Scientifique et Technique de la Construction – http://www.cstc.be

Choix et pose des menuiseries et vitrages performants

CSTC – Laboratoire “Eléments de toiture et de façade”

Benoît Michaux- 02/655 77 11


La réglementation PEBExigences indirectes sur les menuiseries extérieures

Niveau E

Niveau K

VENTILATIONValeurs U

222

Réglementation PEB

Confort d’été

2


La réglementation PEBExemple : Région wallonne – bâtiments neufs

33


La réglementation PEB

Les fenêtres sont soumises à une double exigence :

U 1 6 W/ ²K

Uw,max = 2.5 W/m²Kpour la moyenne pondérée parles surfaces de toutes les fenêtresdu bâtiment

Ug,max = 1.6 W/m²Kpour chaque vitrage délimitantle volume protégé du bâtiment

44

Chaque porte délimitant le volume protégé doit satisfaire à : UD,max = 2.9 W/m²K

3


Part des fenêtres dans les déperditions

Fenêtres

9% de la surface

36% des déperditions

55

Construire avec l’énergie 2010 – Echantillon de 400 maisons neuves en Wallonie


Isolation thermique d’une fenêtreLe coefficient thermique Uw (W/m2 K):

Le coefficient thermique Uw d’une fenêtre est la moyenne surfaciquedes coefficents thermiques des composants de la fenêtre. A réaliser pourchaque châssis

)²/(...

KmWAA

lUAUAU

fg

ggffgg

w

Ag

Ag (m²), Ug (W/m²K) : vitrageAf (m²), Uf (W/m²K) : chassis

Af

lg (m), g (W/mK) : interaction de l’intercallaire,

4


Performances énergétiques Les fonctions des vitrages sont multiples :

Apport et contrôle de la lumière Contrôle de l’énergie solaire Isolation thermique

Valeur gv

Valeur U Isolation thermique Isolation acoustique Sécurité Décoration …

Valeur U

77

TeTi


Double vitrage – valeur U

( ) ²

Q WU

T T m K

vQ Dbl vitrage ordinaire:

U = 2,8 W/m²K

( ) ²i eT T m K

8

U = 1,2 W/m²K

Te Ti+ couche basse émissivité

+ argon

5


Valeur U : influence des paramètres (1)

9

LARGEUR DE L’ESPACEUR x [mm]


Valeur U : influence des paramètres (2)

10

LARGEUR DE L’ESPACEUR x [mm]

6


Rayonnement solaire : spectre d’émission

ENERGIE SOLAIRE

Rayonnementvisible

UV 3 %

IR proche 44 %

Lumière 53 %

11

LONGUEUR D’ONDE


Double vitrage - solaire

)W(incident solairetRayonnemen)W(entranttRayonnemen

=g

ee

12

Transmission indirecte

g = 77%

7


Double vitrage - lumière

v

Lumière entrante

Lumière incidente

v

Lumière:380-780nm

v = 82%

13

Pas de Transmission

indirecte !


Vitrage : valeurs typiques de Ug , g et v

1414

Facteur 5 !(sur valeur U)

8


Verre (sélectif) à contrôle solaire

ENERGIE SOLAIRE

Rayonnementvisible T ()

verre clair

Verre sélectif

1

T ()

15

LONGUEUR D’ONDE

0


Double vitrage à contrôle solaire

ee

16

Transmission indirecte

g

9


Double vitrage à contrôle solaire

Compo. U v g

Vitrage HR 4/15/4 1.1 0.78 0.60

Vitrage de contrôle solaire - type I 6/15/4 1.1 0.70 0.41

Vitrage de contrôle solaire - type II 6/15/6 1.1 0.50 0.27

Source : FIV

17


Triple vitrage

Commun dans l’avenir ?

Considérations

Ext. Int.

Low-e coating

Verre clairArgon

Espac.

Plus épais châssis adapté (peut être un problème en rénovation)

Plus lourd (encore davantage si verre feuilleté) châssis adapté

Utilisation de verres extra-clairs augmentation de g et v

Exemple de performances de triple vitrage

1818

Compo. U v gDouble vitrage HR 4/15/4 1.1 0.79 0.62

Triple vitrage (remplis. Argon / coating

sur float)4/14/4/14/4 0.7 0.72 0.60

Triple vitrage (remplis. Argon / coating

sur verre extra-clairs)4/14/4/14/4 0.7 0.74 0.63

10


Vitrages : combinaisons de g et v (1)

1

vOptimal en hiver

0.5Optimal en été

19

g0

0 0.5 1


Vitrages : combinaisons de g et v (2)

1

v 11 Simple vitrage

0.5

2 2Double vitrage ordinaire

33 Double vitrage

+ basse émissivité + argon4

4 Vitrage à contrôle solaire

20

g0

0 0.5 1

11


Vitrages « chromogènes »

21


Surchauffe - protections solaires

1

v

0.5

1 1Double vitrage ordinaire

2 DV + protection solaire extérieure

3 DV + protection solaire intérieure3

22

g0

0 0.5 1

2

12


Condensation

En face intérieure

2323


Condensation

En face extérieure

2424

13


Vitrage en développement

Vitrage sous vide (VIG = vacuum insulating glazing)

2525


Heatmirror® Un coefficient de déperdition thermique Ug qui peut atteindre 0.48W/m2/°K.

2626

14


Valeur U d’une fenêtre

Profilé métallique

lUAUA

Ag (m²), Ug (W/m²K) : vitrage Af (m²), Uf (W/m²K) : châssis Ap (m²), Up (W/m²K) : panneau opaque (ou

autre élément, grille de ventilation) lg (m), g (W/mK) : interaction verre-

espaceur-châssis lp (m), p (W/mK) : interaction panneau

opaque-espaceur-châssis

2727

)²/(...

KmWAA

lUAUAU

fg

ggffgg

w

)²/(.....

KmWAAA

llUAUAUAU

pfg

ppggppffggw

Avec panneau opaque

NB : si on ne considère qu’une seule valeur U, il faut considérer la plus défavorable

ff UA .


Valeur Uf de châssis : généralités

Mesure directe selon EN 12412-2 (boîte chaude (hot box))

Méthode de calcul numérique selon EN ISO 10077-2EN ISO 10077 2 Profilés en bois Profilés en aluminium Profilés en plastique

Valeurs tabulées

2828

Menuiseries en aluminium et PVC : valeurs généralement obtenues par le ‘gammiste’

Menuiseries en bois : valeurs tabulées souvent utilisées

15


Valeurs tabulées Uf de châssis en bois

2.23

1.94

2.10

1.81

E i d B i d f ill B i d é i

Uf (W/m².K)

2929

6858

Epaisseur du profilé df (mm)

Bois de feuillus u = 0.18 W/m.K

Bois de résineux u = 0.13 W/m.K

50 2.36 2.0058 2.23 1.9460 2.20 1.9368 2.10 1.8170 2.08 1.7880 1.96 1.6790 1.86 1.58100 1.75 1.48110 1.68 1.40


Valeurs Uf de châssis en bois

Autres cas …

3030

Calculs numériques nécessaires !

16


Valeurs tabulées Uf de châssis métalliques Valeurs tabulées :

Profilé avec coupure thermique• Valeur Uf fonction de d

Profilé métalliquemétallique

3131


Valeurs tabulées Uf des châssis en plastique

3232

17


Valeurs réelles Uf des châssis

3333

Uf = 1,40 W/m²K Uf = 1,05 W/m²K Uf = 0,84 W/m²K

Source : Pierret System



Uf = 1,90 W/m²K Uf = 1,60 W/m²K Uf = 1,30 W/m²K

3434

Source : Raico System

18



3535

Source : Bieber

Uf = 0.76 W/m²K


Jonction entre châssis et vitrage (valeur Ψg)

Deux types d’espaceurs :

- Espaceur normal (en aluminium ou i )acier)

- Espaceur à performance thermique améliorée (“Warm Edge”)

3636

19


Li1

Li2

Sp1:temp 32.1

37.9 °C

25

30

35

FLIR Systems

16.2

20°C

2425262728293031323334353637

17181920212223

Label Cursor Min Max

Li1 - 24.9 31.8Li2 - 24.8 32.6


Jonction entre châssis et vitrage (valeur Ψg)

Vitrage multiple

Vitrage sans coating Vitrage avec coatingT d filé Vitrage sans coating Vitrage avec coating Type de profilé Espaceur normal

Espaceur isolant

Espaceur normal

Espaceur isolant

Bois ou PVC 0,06 0,05 0,08 0,06 Métal avec coupure

thermique 0,08 0,06 0,11 0,08

Métal sans coupure thermique 0,02 0,01 0,05 0,04

Valeurs tabulées g (W/mK)

3838

. . .( / ² )g g f f g g

wg f

A U A U lU W m K

A A

20


Valeur Ur des grilles de ventilation

Grilles de ventilation placées dans ou autour d’une fenêtre : font partie de la fenêtre, constructivement et thermiquement (convention)thermiquement (convention)

Aire de la grille (Ar) : surface visible projetée

Pour produits connus : Ur déclarée par le fabricant sur base d’un essai selon NBN EN 12412-2 (grille en position fermée) ou calcul numérique selon NBN EN ISO 10077-2

P d it i

3939

Produits inconnus :valeurs par défaut : Ur = 6,0 W/m²K


Valeur Uw,T moyenne des fenêtres (calcul simplifié)

Seulement pour un ensemble de fenêtres d’un même bâtiment (même type de vitrage, de châssis, de panneau opaque et de grille de ventilation – seulement les dimensions peuvent différer)

Hypothèse : t fi d i it / hâ i rapport fixe des aires vitrage/châssis

périmètre fixe du vitrage Valeur Uw,T moyenne:

Ug Uf : Uw,T = 0,7.Ug + 0,3.Uf + 3.g + Ar.(Ur-Ug)/Awd + Ap.(Up-Ug)/AwdUg > Uf : Uw,T = 0,8.Ug + 0,2.Uf + 3.g + Ar.(Ur-Uf)/Awd + Ap.(Up-Uf)/Awd

( / ) l d hâ

Vitrage + châssis Panneau opaquegrille

tableau

4040

Ug , Uf (W/m².K) : valeur U de resp. vitrage et châssis; g (W/m.K) : valeur jonction châssis-vitrage; Ar (m²), Ur (W/m²K) : aire totale et valeur U des grilles de ventilation; Ap (m²), Up (W/m²K) : aire totale et valeur U des panneaux opaques; Awd (m²) : aire totale de l’ensemble des fenêtres (ouverture de baie)

21


Valeurs tabulées Uw,T(espaceurs normaux – calcul simplifié)

Vit

rage

4141

Tableau également valable pour des fenêtres avec panneau opaque et/ou grille de ventilation, à condition que Up Ug et/ou Ur Ug


Calcul valeur U d’une fenêtre - outilOutil à disposition pour menuiseries en bois

424242

22


Calcul valeur U d’une fenêtre - outil

Outil à disposition pour menuiseries en bois

434343

www.cstc.be/go/ubois


ETANCHEITE A L’AIR

4444

23


Étanchéité à l’air des bâtiments

Caractéristique importante de la PEB

Gain 5 points

Les fenêtresparticipentaux fuites

Gain 5 pointsGain 5 à 10 pointsGain 1 à 3 points

45

au u tesd’air

45


Étanchéité à l’air des fenêtres

Actuellement, plus de 85% des châssis é d t à l

P E RMEABILITE AIR

100 Debit m³/hm² Debit m³/hm

P E RMEABILITE AIR

100 Debit m³/hm² Debit m³/hm

répondent à la classe C4

1

10 .0

2.5 2.0

5.0

20.0 80

40

20

8

4 Classe 3

Classe 2

Classe 1

1

10 .0

2.5 2.0

5.0

20.0 80

40

20

8

4 Classe 3

Classe 2

Classe 1

4646

0.1 10 100

Pression Pa

50 150 600

0. 5 2

0.4

0.8

1.2

1.6

Classe 4

0.1 10

Pression Pa

50 200 600

0. 5 2

0.4

0.8

1.2

1.6

Classe 4

24


Contribution des fenêtres aux fuites d’air

Maison 4 façades – 10 m x 10 m – Rez+1Volume int. 528 m³Surface de portes et fenêtres 29.3 m²

n50 [1/h] Classe 3 Classe 4 Classe 5 Classe 6

6 5.3% 1.8% 0.7% 0.4%

3 10.5% 3.5% 1.4% 0.7%

1 31.6% 10.5% 4.2% 2.1%

0 5 63 2% 21 1% 8 4% 4 2%

47

Des châssis de classe 4 pourraient représenter10% de le fuite d’air autorisée pour uneexigence n50 ≤ 1 1/h

47

0.5 63.2% 21.1% 8.4% 4.2%


Etanchéité à l’air des fenêtres

La qualité des portes et châssis influe sur l’étanchéité à l’air. Il faut privilégier les châssis à frappe (battants oscillo-battants tombants frappe (battants, oscillo battants, tombants, projetants…) Attention aux châssis où la continuité de la barrière d’étanchéité à l’air ne peut pas être assurée (coulissants, pivotants, châssis à doubles ouvrants…)

Points particuliers:L j ti l

48

48 Menuiseries – Juin 2009

La jonction avec les murs La partie inférieure des portes

25


La jonction avec les murs

49



La jonction avec les murs

50


26


Jonction murs-Menuiseries

CST

C

51

Phot

os: P

ro c

lima,

Illb

ruck

, CCentre Scientifique et Technique de la Construction – http://www.cstc.be

La partie inférieure des portes

Point délicat car il faut garantir la fonction première de la porte (accès au bâtiment) Plinthe à guillotine planéité du revêtement

de sol ! Brosse (pas étanche à l’air)

52


27


La partie inférieure des portes

Porte fenêtre Intéressant pour l’étanchéité à l’air Intéressant pour l’étanchéité à l’air

Difficilement envisageable pour une porte d’entrée (risque de dégradation de la pièce d’appui du dormant et risque de trébucher sur celle-ci).

53



Révision de la NIT 188

54


28


55


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