Parce que les fenêtres représentent le point faible de l’enveloppe thermique du bâtiment, il importe de s’informer correctement sur leur rôle. Elles définissent l’éclairage naturel des pièces, mais aussi les possibilités de gains en énergie solaire, transformés en chaleur. Voici les facteurs à mesurer !
L’orientation des fenêtres
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 vie 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
Cela va dépendre 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 vitrages
Pour garantir les gains solaires en hiver et la fraîcheur en été grâce à vos fenêtres, il faut orienter les grandes surfaces vitrées au sud et éviter des surfaces trop vitrées à l’est et à l’ouest. En effet, l’ensoleillement des fenêtres varie selon les saisons :
• en hiver, pour des ouvertures orientées au sud : gains de chaleur car le soleil est bas sur l’horizon ;
• durant l’intersaison, à l’est — sud –ouest : trop de chaleur, nécessité de mettre des protections solaires extérieures ;
• en été, à l’est — ouest : il faut mettre des protections solaires extérieures car il y a trop de chaleur. Au sud : pas trop de chaleur car le soleil est haut sur l’horizon.
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 des vitrages 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 :
1. Son coefficient de transmission énergétique U (W/m2K). La valeur Uw, soit l’isolation thermique de la fenêtre vitrée, traduit sa capacité à conserver la température intérieure.
2. Le facteur solaire (facteur g, à ne pas confondre avec le coefficient Ug) traduit sa capacité à transmettre la chaleur d’origine solaire à l’intérieur de la maison. Plus il est haut, plus la quantité de chaleur transmise augmente. Celui-ci est déterminé de manière précise lors du calcul énergétique de la maison et précisé dans le certificat de performance énergétique.
3. Le facteur de transmission lumineuse (TL) traduit la capacité des fenêtres à transmettre la lumière naturelle à l’intérieur de la maison. Plus il est haut, plus la quantité de lumière naturelle augmente. Le facteur de transmission lumineuse (TL) doit être de 70 %.
La composition des fenêtres
La qualité thermique d’un vitrage est influencée par 2 composantes :
1. le coefficient de transmission énergétique Uw qui doit être inférieur ou égal à 0,9 W/m2*K pour une nouvelle construction ;
2. le facteur solaire (g) (%) qui doit être égal ou supérieur à 48 %
Les fenêtres présentent deux conditions contradictoires au niveau de leur 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 fenêtres. La qualité thermique de l’ouverture, 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.