Fenêtres en bois - leur influence sur l'efficacité énergétique de la maison

J'ai écrit l'autre jour sur Les maisons économes en énergie et les murs en panneaux CLT pour conserver la chaleur à l'intérieur, utilisé dans la construction de maisons passives. Mais l'efficacité énergétique ne se limite pas à l'isolation des murs. Les pertes de chaleur peuvent également se produire à d'autres endroits. Les zones les plus sensibles sont de loin les surfaces vitrées. Les vitrines mobiles ou fixes, les portes vitrées sont autant de points sensibles. Le problème peut être résolu en utilisant des fenêtres qui empêchent la chaleur de sortir en hiver et la maintiennent à l'extérieur en été. Ces fenêtres sont connues sous le nom de "thermopanes" et peuvent avoir des cadres fabriqués à partir de divers matériaux. Comme il peut également s'agir de fenêtres en bois, il est évident qu'il s'agit de fenêtres thermopanes en bois, comme nous les appelons.

Le terme thermopan est en fait la version roumaine d'une marque déposée. "Thermopane" est le nom sous lequel la première fenêtre avec un vitrage composé de deux couches de verre montées dans un seul cadre a été enregistrée en 1941 par la LOF Glass Company, Ohio, USA. Le système avait été inventé en 1930, également aux États-Unis, par C.D. Haven, mais la nécessité d'avoir un verre d'épaisseur uniforme et complètement droit rendait sa fabrication impossible à l'époque, ce qui entraînait des coûts de production très élevés.

Au fil du temps, ce système s'est avéré très efficace sur le plan énergétique. Aujourd'hui, il est difficile de croire qu'une nouvelle maison puisse être construite sans double vitrage, et les propriétaires de maisons anciennes choisissent de plus en plus de remplacer les vieilles fenêtres en bois par des fenêtres à double vitrage.

Comment déterminer l'efficacité des fenêtres en bois à vitrage thermoformé ?

Le coefficient de transmission thermique est très important dans le cas des fenêtres à double vitrage. Comme pour l'isolation thermique, il est mesuré en W/m²K. Plus il est bas, plus la fenêtre est efficace sur le plan thermique. Pour les maisons passives, par exemple, il doit être inférieur à 0,85.

La fenêtre à double vitrage est composée du cadre et du sandwich de verre. Le coefficient de transfert de chaleur est calculé pour les deux composants, car la chaleur peut passer à travers les deux. En outre, la chaleur peut également s'échapper de la maison par la zone où la fenêtre est installée dans le mur, de sorte que le coefficient de transfert de chaleur pour la fenêtre installée est tout aussi important. Pour une maison passive, les trois coefficients doivent être inférieurs à 0,85.

Comment construire des cadres de fenêtres en bois

Les cadres de fenêtres sont fabriqués à partir de bois, et différents types de bois peuvent être utilisés : sapin, épicéa, pin, chêne. Contrairement à la menuiserie traditionnelle, où le cadre est constitué d'une seule pièce de bois, les fenêtres à double vitrage sont constituées de plusieurs couches de bois collées les unes aux autres. Les couches sont posées le long de la fibre et non pas perpendiculairement les unes aux autres.

Les cadres les plus efficaces sont ceux dans lesquels la fibre des couches est placée dans un miroir. La chaleur traverse le cadre sous la forme d'une onde. Lorsqu'elle rencontre la couche de bois orientée de manière opposée, l'amplitude de l'onde diminue, ce qui réduit la quantité de chaleur transférée. Plus le cadre comporte de couches (plus il est épais), plus il est efficace sur le plan énergétique. Il va de soi qu'il ne faut pas exagérer l'épaisseur du cadre pour maximiser l'efficacité. Tout est calculé pour obtenir le meilleur résultat, donc l'épaisseur est également choisie pour être efficace, mais aussi solide, légère, facile à utiliser et esthétique.

Souvent, l'efficacité de la charpente est améliorée en créant des profils, ou des trous, à l'intérieur d'une des couches de bois. L'air contenu dans ces profils fait office d'isolant. Des combinaisons de bois et de matériaux composites sont également utilisées pour augmenter les performances.

Un type de cadre très efficace, couramment utilisé dans les maisons passives, est le cadre en aluminium recouvert d'aluminium. Il y a un espace libre entre le bois et le métal et l'air contenu dans cet espace est un très bon isolant. L'avantage est que le métal est très résistant aux intempéries et qu'il n'y a pas de risque de pourriture, comme cela peut arriver avec le bois si la solution de construction n'est pas bien choisie.

Exigences en matière de vitrage à haut rendement énergétique

Le vitrage d'une fenêtre est en fait un panneau composé de 2 ou 3 couches de verre. Entre ces couches se trouve de l'air sec ou des gaz inertes qui réduisent le transfert de chaleur, et la vitre est scellée. Les gaz utilisés sont l'argon ou le krypton. Le krypton est plus efficace que l'argon, mais aussi plus cher. Il est utilisé lorsque le modèle exige une distance plus faible entre les couches de verre. Parfois, un mélange des deux gaz est utilisé, ce qui permet d'augmenter l'efficacité sans pour autant augmenter considérablement le prix.

Le verre utilisé doit être de très bonne qualité, solide et d'épaisseur uniforme. Il peut contenir des absorbeurs d'UV, être légèrement coloré et être recouvert de films protecteurs très fins destinés à réfléchir les rayons du soleil ou à augmenter la résistance mécanique.

Entre les couches de verre, des bandes sont placées pour maintenir la distance entre elles constante, même en cas de variations de la pression atmosphérique. Les bandes empêchent l'accumulation d'humidité - elles sont anti-condensation - ou la fuite de gaz inerte à l'intérieur.

Les maisons passives utilisent des fenêtres composées de trois couches de verre. Les vitres à trois couches ont une épaisseur de 40 à 50 mm et sont très efficaces sur le plan énergétique. Les films qui recouvrent le verre peuvent accumuler la chaleur et la restituer lorsque la température intérieure baisse.

Comment l'installer pour une efficacité thermique maximale ?

La pose des fenêtres est très importante et influe sur l'efficacité thermique et acoustique des fenêtres. La pose se fait directement dans la cavité laissée dans le mur de la maison par le constructeur ou dans un cadre en bois qui est ensuite fixé dans l'espace de la fenêtre. Les fenêtres sont fixées à l'aide d'une mousse de polyuréthane qui remplit complètement l'espace entre le mur et le cadre de la fenêtre.

Les murs dans lesquels les fenêtres sont installées sont beaucoup plus épais que le cadre de la fenêtre, qui sont des murs porteurs. Les fenêtres peuvent être installées de trois façons dans l'espace laissé par le constructeur à cet effet :

• à l'extérieur, la fenêtre est encastrée dans la façade,
• à l'intérieur, la fenêtre affleurant la face intérieure du mur, ou
• à mi-chemin entre les positions ci-dessus. Des études ont montré que cette façon de monter est la plus efficace, ou qu'elle s'en rapproche le plus possible.

Lorsqu'elles sont posées, de petits canaux se forment à l'intérieur de la mousse de polyuréthane, par lesquels la chaleur peut s'échapper. Dans les maisons passives, les fenêtres sont fixées au mur au moyen de films étroits collés à l'intérieur et à l'extérieur. Ces films sont collés sur le contour de la fenêtre (qui sera recouvert de plâtre) et continuent d'isoler le mur, empêchant la formation de ponts énergétiques. Ils empêchent la chaleur de s'échapper par les canaux de la mousse. Les films se présentent sous la forme de rouleaux de scotch qui sont collés à la fois sur le cadre et sur le mur.

Quincaillerie, ferrures, finition des fenêtres en bois

La qualité et l'efficacité de la fenêtre sont également assurées par la quincaillerie, les joints utilisés et la finition choisie. La quincaillerie doit assurer une étanchéité parfaite et les paumelles doivent pouvoir supporter le poids de la fenêtre. Une charnière faible cède progressivement, la fenêtre n'est plus parfaitement assise et des pertes de chaleur peuvent se produire.

Les joints doivent être de bonne qualité et résister aux basses températures de l'hiver comme aux hautes températures de l'été. Un matériau de mauvaise qualité deviendra plus rigide, voire cassant, en hiver et le joint ne sera plus étanche. En été, un matériau de mauvaise qualité peut devenir trop mou, voire collant, et perdre ses qualités.

Finition des fenêtres est fabriqué avec des matériaux résistants à l'extérieur. Les peintures sont les plus durables, les vernis brillants les moins durables. Un vernis parfaitement transparent ne protège pas votre fenêtre contre les rayons UV. C'est pourquoi les vernis extérieurs sont légèrement colorés avec des pigments. Si le bois est coloré, les teintures utilisées doivent être résistantes à l'extérieur.

L'efficacité énergétique de votre maison peut être améliorée simplement en remplaçant les fenêtres

Lors de la construction de maisons passives, la performance des fenêtres, comme celle des murs, est calculée en fonction des conditions climatiques de la région. Bien que construite selon des règles strictes et des normes claires, chaque maison passive construite est unique en son genre. L'ensemble de la maison est conçu dans les moindres détails et le choix des fenêtres se fait dès la phase de conception.

Dans les maisons préfabriquées, le remplacement des fenêtres ordinaires par des fenêtres à double vitrage peut augmenter l'efficacité énergétique de votre maison, réduisant ainsi les coûts énergétiques. Vous trouverez de nombreux calculs sur les économies d'énergie, certains d'entre eux ont même été réalisés pour 20 ans depuis le remplacement des fenêtres.

Dans ce cas, la pose de la fenêtre est tout aussi importante que la fenêtre elle-même. Si vous décidez d'entreprendre une telle démarche, analysez très soigneusement les possibilités et faites appel à une entreprise spécialisée pour la pose. N'essayez pas de faire des économies sur la qualité, ne faites pas d'économies à ce stade. Les économies viendront plus tard, mais à condition que le choix de la fenêtre et son remplacement soient faits correctement.