Comprendre la performance énergétique des verrières : Qu'est-ce que la valeur U, la valeur g et le bilan énergétique ?


Vue du toit de l'Université de Lyon
Université de Lyon, France. Les anciennes verrières ont été remplacées par des verrières modulaires VELUX

Les émissions de dioxyde de carbone et la consommation d'énergie d'un bâtiment sont fortement influencées par l'équilibre entre les pertes de chaleur et les gains solaires. Par conséquent, lors de la conception d'un bâtiment, il est utile de comprendre la relation entre la transmission thermique, le vitrage et les différents niveaux de performance thermique.

Facteurs clés ayant un impact sur la performance énergétique des verrières

1. Quelle est la valeur g ?

La mesure de l'énergie solaire pénétrant dans un bâtiment par le vitrage est le coefficient de transmission de l'énergie solaire totale, ou valeur g. Il s'agit du rapport entre le gain solaire transmis à travers le vitrage et le gain solaire incident sur le vitrage, exprimé par une valeur de 0 à 1. Les accessoires, tels que des stores, peuvent fonctionner en combinaison avec le vitrage pour donner une valeur g dynamique, qui peut donc être modifiée en fonction des conditions internes ou externes.

La valeur g en bref :

  • Mesure la quantité d'énergie solaire qui pénètre par votre verrière
  • Évaluée de 0 à 1 (chiffres plus élevés = plus d'énergie solaire)
  • Peut être contrôlé dynamiquement à l'aide d'accessoires tels que des stores

2. Quelle est la valeur U ?

La valeur U d'un élément de construction exprime la quantité d'énergie transmise du côté chaud au côté froid. Plus la valeur U est faible, moins l'énergie transmise est importante. L'objectif est souvent de réduire la valeur U des éléments de construction afin de réduire les pertes de chaleur et, par conséquent, les besoins en chauffage du bâtiment.

La valeur U est exprimée en W/m²K. Dans les constructions vitrées, la chaleur est transférée de l'intérieur vers l'extérieur à travers le vitrage isolant par rayonnement, convection (l'air chaud monte, l'air froid descend) et conduction.

Pour les valeurs g et les valeurs U, les performances peuvent être indiquées pour l'ensemble du vitrage ou uniquement pour la vitre centrale. Comme leur nom l'indique, les valeurs pour l'ensemble du vitrage prennent en compte à la fois le vitrage et le cadre, tandis que les valeurs pour la vitre centrale ne concernent que le verre.

Les valeurs de la vitre centrale semblent inférieures, car l'effet du cadre n'est pas pris en compte. Il est important de s'assurer que des comparaisons similaires sont effectuées entre les différents produits et que des valeurs représentatives sont utilisées dans les évaluations de bâtiments entiers.

La valeur U en bref :

  • Mesure le transfert de chaleur des zones chaudes vers les zones froides
  • Des valeurs U plus faibles = une meilleure isolation
  • Mesurée en W/m²K
  • La chaleur est transférée par :
    • Rayonnement
    • Convection (mouvement de l'air)
    • Conduction

Verrières inclinées ou verticales : Ce qu'il faut savoir

Les verrières de toit sont installées sur des surfaces inclinées, ce qui signifie qu'elles ont une valeur Uw (une mesure de la perte de chaleur) plus élevée que les verrières verticales. Cela s'explique par le fait que le gaz entre les vitres se déplace davantage lorsque la fenêtre est inclinée, ce qui augmente les pertes de chaleur. Le type de gaz et l'épaisseur de l'espace entre les vitres influencent également ce mouvement. En général, si l'espace est d'environ 10 mm ou moins, l'inclinaison n'a pas beaucoup d'importance. Cette valeur Uw plus élevée signifie qu'une plus grande quantité de chaleur peut s'échapper par les verrières de toit, ce qui affecte l'efficacité énergétique du bâtiment. Cependant, les verrières de toit laissent également passer plus de lumière du jour et de soleil, car elles sont exposées à une plus grande partie du ciel que les verrières de façade et sont normalement installées sans ombrage constructif. Cela permet d'augmenter les apports solaires et la lumière naturelle à l'intérieur du bâtiment.

Traditionnellement, la valeur U est le seul paramètre utilisé pour évaluer la performance énergétique des verrières. Il est courant de déclarer Uw pour les verrières de toit à 90°, c'est-à-dire pour les verrières de façade.

Même si le coefficient de transmission thermique augmente avec la pente, les gains solaires passifs augmentent encore plus. La valeur verticale donne donc une indication plus juste de la performance que la valeur inclinée.

Faire des choix intelligents : Au-delà des mesures de base

Bilan énergétique : Le tableau complet

Le terme "bilan énergétique" est utilisé pour décrire les caractéristiques énergétiques d'une verrière. L'objectif est de communiquer l'équilibre entre les apports solaires et les pertes de chaleur. Le bilan énergétique est calculé comme la somme des apports solaires utilisables à travers la verrière pendant la saison de chauffage, moins les pertes de chaleur. Le bilan énergétique est un moyen plus précis de décrire les caractéristiques énergétiques d'une fenêtre que la seule valeur U, car le bilan énergétique inclut à la fois la valeur Uw et la valeur g pour fournir une image plus complète.

Ce qu'il faut prendre en compte :

  • Type de bâtiment et conception
  • Orientation de la fenêtre
  • Situation géographique
  • Équilibre entre les gains de chaleur solaire, les avantages de la lumière naturelle et les problèmes de perte de chaleur
Graphiques montrant les apports solaires, les pertes de chaleur et le bilan énergétique

Indicateurs clés de la performance des verrières

Perspectives professionnelles : Tirer le meilleur parti de vos verrières

En conclusion, les verrières jouent un rôle crucial dans la dynamique énergétique d'un bâtiment en influençant à la fois les pertes de chaleur et les gains solaires. Il est essentiel de comprendre l'interaction entre les valeurs g et les valeurs U pour optimiser la performance énergétique. Si les verrières peuvent accroître les pertes de chaleur en raison de valeurs Uw plus élevées, ils améliorent également les apports solaires et la lumière du jour, contribuant ainsi à un environnement intérieur plus efficace sur le plan énergétique et plus confortable. En se concentrant sur le bilan énergétique, qui prend en compte à la fois les apports solaires et les pertes de chaleur, les concepteurs peuvent prendre des décisions éclairées qui maximisent les avantages de la lumière naturelle tout en minimisant la consommation d'énergie. En fin de compte, l'utilisation stratégique des verrières peut conduire à des améliorations significatives de l'efficacité énergétique globale et de la durabilité d'un bâtiment.

Images d'une salle d'exposition de voitures avec et sans verrières

Les verrières permettent d'augmenter les apports solaires et la lumière naturelle à l'intérieur du bâtiment

Meilleures pratiques pour des verrières économes en énergie

  1. Tenir compte à la fois de la valeur U et de la valeur g lors du choix des verrières.
  2. Tenir compte de l'angle d'installation pour une estimation précise des performances
  3. Tenir compte du bilan énergétique global plutôt que des mesures individuelles
  4. Tenir compte des spécificités du climat et des besoins du bâtiment

 

Source: Lumière du jour, énergie et climat intérieur livre de base

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