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Les menuiseries : un élément clé de la performance énergétique

Les fenêtres jouent un rôle important dans l’atteinte de la performance énergétique, que ce soit en rénovation ou construction neuve. C’est aussi l’un des rares postes de travaux à concentrer autant d’enjeux de qualité d’usage du bâtiment : accessibilité, confort d'été et d'hiver, qualité de l'air, luminosité...

Choisir des fenêtres double vitrage est suffisant en terme de performances, surtout au sud

Comme le montre le graphique ci-dessous, la résistance thermique R des fenêtres communément installées (« standards actuels ») correspond à 20 à 25 % seulement de la résistance thermique d'un mur isolé au niveau réglementaire (soit un R≥ 3,7 m².K/W). Pour rappel, la résistance thermique R est l'inverse du coefficient de déperdition U (appelé aussi conductivité thermique) : R=1/U.

En choisissant des fenêtres avec un coefficient de déperdition Uw faible voire très faible (donc une résistance thermique R élevée, et donc une performance élevée), on peut s'approcher du niveau de résistance thermique d'un mur isolé.

La température de surface de la fenêtre sera ainsi plus proche de la température de l'air intérieur, ce qui élimine l'effet « paroi froide » et améliore le confort des occupants.

À noter : l'installation d'un volet sur une fenêtre permet d'augmenter de 10 à 30 % sa résistance thermique en position fermée.

-> Dans une rénovation globale, une performance d'enveloppe homogène est difficilement atteignable, mais on peut s'en rapprocher en installant des fenêtres très performantes

-> La valeur Uw = 1,3 W/m².K ne constitue pas un objectif de performance mais plutôt un garde-fou à ne pas dépasser


La lettre A du classement A-E-V d'une fenêtre désigne sa classe d'étanchéité à l'air qui s'étend pour l'instant de 0 à 4, A4 étant le plus étanche à l'air.

Les écarts de performance sont importants entre les classes A3 et A4 : pour une fenêtre en classe A3 près de la moitié des déperditions sont liées à l'inétanchéité à l'air, alors que ces déperditions sont inférieures à 5% pour une fenêtre en classe A4.

-> Seule la classe A*4 d'étanchéité à l'air est satisfaisante.

À noter : les classes A*5 et A*6 ne sont pour l'instant pas validées par le comité européen de normalisation et il y a des écarts non négligeables au sein de classe A*4 entre les fenêtres les plus et les moins étanches à l'air.

Plus la lame d’air entre les vitres est épaisse mieux c’est !

On parle de fenêtre en 4/6/4, 4/16/4 (ou de 4/16/4/16/4 par exemple pour du triple vitrage). Ces valeurs correspondent aux épaisseurs des vitrages et des lames d'air en mm ; ou plus précisément de lame de gaz rare comme de l'argon par exemple. Un vitrage 4/16/4 aura donc 2 épaisseurs de verre de 4mm séparées par une lame d'argon de 16mm.

Le pouvoir isolant de la menuiserie augmente proportionnellement à l'épaisseur de la ou des « lame(s) d'air » mais seulement jusqu'à un certain point. Au-delà de 16mm, il n'y a plus de gain de performance et au contraire la performance diminue (16 à 19mm pour les triples vitrages).

Coefficient de transmission thermique du vitrage en fonction de l'épaisseur de la ou des lame·s d'air

Le facteur solaire de la menuiserie doit être faible afin d’éviter les surchauffes en été

En réalité en diminuant le facteur solaire (noté g pour le vitrage et Sw pour l'ensemble de la fenêtre), on diminue certes les apports solaires en été mais on se prive surtout des apports thermiques et lumineux gratuits en hiver. Le facteur solaire du vitrage s'applique été comme hiver !

Ainsi une fenêtre en triple vitrage avec un excellent coefficient Uw (donc une très bonne résistance thermique) mais qui a un facteur solaire Sw trop faible peut donner lieu à un bilan médiocre (balance énergétique ) car elle ne valorise pas assez les apports solaires gratuits en hiver.

Avec un facteur solaire trop faible on augmente donc considérablement les consommations de chauffage et d'éclairage intérieur. Il convient donc de privilégier un vitrage à facteur solaire élevé (g>0,6, ou Sw>0,4), qui va laisser entrer le soleil en hiver, et de coupler la fenêtre à une protection solaire extérieure efficace en été (brise-soleil orientable, etc).

A noter : la fiche d'opération standardisée CEE n° BAT-EN-104 préconise, pour bénéficier de la prime CEE en bâtiment tertiaire, de ne pas dépasser un facteur solaire Sw ≤ 0,35, autrement dit de s'assurer que le confort d'été soit pris en compte dans le projet. Cela s'applique à la paroi complète, fenêtre et protection solaire mobile, et ne doit pas être interprété comme une incitation à systématisé le vitrage à contrôle solaire qui reste réservé aux cas spécifiques (murs rideau, fenêtre de forme non conventionnelle de type oculus, trapèze...).

La meilleure solution consiste donc à installer des protections extérieures adaptées (occultations, avancées de toiture, bandeaux latéraux, végétalisation caduque) pour limiter les surchauffes en été tout en bénéficiant des apports solaires en hiver grâce à un facteur solaire élevé.

Sélectionner des menuiseries de qualité suffit à garantir la performance

Pour garantir que la performance soit au rendez-vous, il est impératif de soigner la pose des menuiseries et plus particulièrement les liaisons entre les menuiseries et les parois verticales.

Pour caricaturer, choisir des fenêtres très performantes mais dont l'intégration et la pose n'ont pas été réalisées correctement, reviendrait à isoler entièrement sa maison et laisser les portes ouvertes.

La performance globale de l'enveloppe dépend de :

  • la continuité de l'isolation (pas de pont thermique)
  • la continuité de l'étanchéité à l'air (pas de fuite d'air incontrôlée)


Que ce soit en isolation par l'intérieur ou par l'extérieur, les produits de fermeture (fenêtres et occultations), l'isolant mural et le frein vapeur doivent soit être :

  • dans le même plan (idéalement)
  • raccordés de manière continue (cf schéma ci-contre)


Si ces règles ne sont pas respectées, la pose des nouvelles menuiseries engendrera des ponts thermiques et/ou des défauts d'étanchéité pouvant dégrader considérablement la performance thermique, le confort des usagers et même engendrer des pathologies sur le bâti. On aura investi beaucoup d'argent pour rien, parfois sans retour en arrière possible.

Pour assurer l'étanchéité lors de la pose il est nécessaire de :

  • Utiliser des joints en mousse imprégnée adaptés à l'espace à combler, en respectant la méthode de pose (découpe dans les angles notamment).
    À noter : L'utilisation de mousse polyuréthanne en bombe est totalement proscrite en calfeutrement principal dans le DTU 36.5

  • Utiliser des membranes frein vapeur et des adhésifs spécifiques pour frein vapeur (pas de scotch orange de chantier).
    Il est impératif de respecter le DTU 36.5 pour la pose des menuiseries.

 

Une menuiserie de qualité et bonne étanchéité, c'est suffisant

Pas tout à fait... Il reste à choisir le type de pose, et s'assurer que le support de la nouvelle menuiserie est prêt à la recevoir !

Le type de pose des nouvelles fenêtres sera choisi au cas par cas :

  • Une dépose totale de l'ancienne fenêtre, dormant compris, afin de reposer un nouveau cadre dans l'espace ainsi libéré. Cette méthode assure en général une meilleure étanchéité à l'air, un plus grand clair de vitrage, et globalement une meilleure performance thermique. Elle est indispensable en cas d'ancien dormant en PVC (le DTU 36.5 interdit la pose en rénovation sur du PVC), ou en cas d'ancien dormant abimé présentant des risques structurels ou d'étanchéité. Typiquement, un vieux cadre en bois dégradé devra être remplacé. Mais cette méthode a des inconvénients, car elle nécessite parfois une reprise du tableau et du parement intérieur, qui sera potentiellement dégradé lors de la dépose de l'ancien dormant.
  • Une pose «en rénovation», en conservant l'ancien dormant. Cette méthode peut être choisie si l'ancien dormant est en bon état, et si la dépose totale met en danger la structure du bâtiment ou s'avère impossible. Elle reviendra souvent moins cher, et ne nécessitera pas de reprise de parement intérieur. Mais elle réduit la surface vitrée, nécessite un soin particulier pour l'étanchéité à l'air, et s'avère souvent moins performante thermiquement.

 

Ce petit tableau résume les avantages et inconvénients de chacune des méthodes :

Méthode

Avantages

Inconvénients

 

 

Dépose totale

  • Plus grande surface vitrée (plus d'apports solaires et lumineux)

  • Meilleure performance thermique

  • Possibilité de déplacer la fenêtre dans le mur, en cas d'ITE (pose au nu extérieur)
  • Nécessite souvent une reprise du tableau et/ou des parements intérieurs, parfois dégradés par la dépose de l'ancien dormant

  • Peut mettre en danger la structure du bâtiment.

 

 

 

Pose en rénovation

  • Moins cher, plus rapide à poser.

  • Pas de dégradation du tableau et des parements intérieurs.

  • Parfois indispensable dans certains cas où une dépose totale mettrait en danger la structure du mur.
  • Souvent une plus faible performance thermique d'ensemble.

  • Réduit le clair de vitrage et les apports solaires.

  • Nécessite un bon savoir-faire pour respecter les règles du DTU 36.5

  • Présente des risques de ponts thermiques ou pourrissement de l'ancien dormant si la pose est mal effectuée.

  • Intégration en façade souvent moins esthétique.

Enfin, avant de poser sa menuiserie (en dépose totale ou en rénovation), on devra s'assurer que le support est propre, lisse, en bon état, bien dimensionné... En termes de menuisier, cela s'appelle « réceptionner le support ». C'est au menuisier de s'assurer que son support est adapté, avant de poser sa menuiserie. Quelques exemples de vérifications à effectuer :

  •  S'assurer que la hauteur totale de la garde à l'eau, côté extérieur, est supérieure ou égale à 50 mm.  Le maçon doit dresser un plan de pose de 40 mm minimum sur le pourtour de la baie.
  • S'assurer que l'état  de  surface  général du  plan  de  pose  ne  laisse  pas  apparaître de défauts de planéité au-delà de 10 mm sur toute la hauteur et sur toute la largeur de l'ouverture.
  • S'assurer que les dimensions en hauteur et largeur sont adaptées (tolérances définies)
  • Etc.

La FFB a notamment publié un guide de réception des supports, qui détaille ces vérifications. Sans ces vérifications, la performance de la baie peut être entièrement compromise ! A titre d'exemple, on ne peut pas assurer l'étanchéité à l'air d'une fenêtre posée dans une ouverture trop grande : il sera impossible de calfeutrer le vide entre la menuiserie et la maçonnerie avec les produits adaptés.

 

En conclusion, la meilleure menuiserie ne sera nécessairement la plus isolante (Uw le plus bas), ni celle qui valorise le mieux les apports solaires (Sw le plus élevé), mais celle qui présente le meilleur compromis entre ces deux coefficients, à condition d'être en classe d'étanchéité A4 et d'être posée en respectant les règles de l'art.

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