Vitrage permettant le contrôle solaire

• Le double vitrage à verre clair + verre réfléchissant
• Le double vitrage à verre clair + verre absorbant
• Les vitrages chromogènes ou à propriétés variables

Lorsque l'énergie solaire est interceptée par une paroi, une partie est réfléchie vers l’extérieur, une partie est absorbée par les matériaux, une partie est transmise à l’intérieur.

• Des couches pyrolithiques à base d'oxydes métalliques déposées sur un float ou un verre absorbant, ces couches peuvent être placées en position 1 ou 2.
  
  
• Des couches sous vide à base d'oxydes métalliques ou de métaux. Ces couches étant plus fragiles, elles sont obligatoirement placées à l'intérieur du double vitrage en position 2.
  
  
• Des films adhésifs réfléchissants. Un film est apposé de façon indélébile (le décollement du film est possible mais très difficile) sur une face du vitrage (généralement à l’intérieur). Cette technique est utilisée en rénovation.

Facteurs énergétiques et lumineux

L'action sélective des métaux nobles utilisés dans les couches réfléchissantes a pour effet :

• D'empêcher la chaleur solaire de pénétrer dans le bâtiment par réflexion du rayonnement solaire infrarouge et ultraviolet, non perceptible à l'oeil, mais représentant respectivement 43 % et 3 % de l'énergie solaire.
  Les vitrages réfléchissants sont caractérisés par un facteur solaire FS variant de 0.10 à 0.63 contre 0.78 à 0.81 pour un verre clair.
  
  
• De refléter en même temps la lumière, c'est-à-dire le rayonnement visible du spectre solaire, entraînant une transmission lumineuse plus faible que celle des vitrages clairs.
  Les vitrages réfléchissants ont un facteur de transmission lumineuse TL compris entre 0.07 et 0.66 contre 0.65 et 0.76 pour un verre clair.
  
  
• De ne pas modifier coefficient de transmission thermique U, qui est le même, pour un double vitrage réfléchissant, que celui d'un double vitrage classique (U = 2,8 Wm²K).

Les fabricants tentent de plus en plus d'obtenir le meilleur compromis entre la part d'énergie réfléchie et la part de lumière transmise.

L'efficacité sélective du vitrage réfléchissant argenté permet de laisser passer une grande partie de la lumière (TL = 43 %) tout en stoppant quasi complètement le rayonnement infrarouge (FS = 25 %). Par rapport à un vitrage isolant classique, il laisse passer trois fois moins de chaleur solaire en réduisant la transmission lumineuse de 50 %.
On remarque qu'un vitrage réfléchissant est toujours absorbant (AE) dans une certaine mesure.

Remarque : il existe actuellement des vitrages réfléchissants non colorés dont l'aspect est neutre !

Précautions

• Les verres réfléchissants sont, comme les verres absorbants, sujet à la casse thermique. Des précautions sont à prendre pour éviter les surchauffes.
  
  
• Ces verres peuvent être clairs ou teintés (bronze, gris, argenté, vert, bleu...) conférant au vitrage des propriétés de réflexion énergétiques et lumineuses très diverses.
  
  
• Ces vitrages réfléchissent toujours la lumière provenant du milieu le plus lumineux. Dès lors le soir, c'est l'éclairage artificiel des locaux qui sera réfléchi vers l'intérieur, la vue vers l'extérieur n'est plus possible.

Vitrages composés

Le vitrage absorbant et réfléchissant : associe les deux propriétés au sein d'un même vitrage. Une couche d'oxyde métallique est simplement déposée sur un verre absorbant.

Le vitrage basse émissivité et réfléchissant :

Il confère au vitrage un double intérêt :

• Réduire l'intensité du rayonnement solaire, grâce à une couche d'oxydes métalliques placée sur la face 2, qui réfléchit l'énergie solaire avant qu'elle ne pénètre dans la couche d'air. Le facteur solaire FS du vitrage sera fonction de la nature de la couche réfléchissante.
  
  
• Une couche basse émissivité, placée en face 3, réfléchit le rayonnement de chaleur vers l’intérieur. Ces vitrages auront un coefficient de transmission thermique U avoisinant les 1,6 W/m²K.

Certains films dits "à basse émissivité" associent les deux propriétés au sein d'un même film. Leur application permet une diminution des pertes en énergie au travers d’un vitrage pouvant aller jusqu’à 30 %.

Lorsque l'énergie solaire est interceptée par une paroi, une partie est réfléchie vers l’extérieur, une partie est absorbée par les matériaux, une partie est transmise à l’intérieur.

Le verre absorbant est conçu de façon à absorber une partie de l'énergie solaire incidente avant de l'émettre vers l'intérieur et l'extérieur sous forme d'infrarouge.

La proportion entre l'énergie émise vers l'extérieur et vers l'intérieur dépend, entre autres, de la vitesse du vent et des températures de l'air extérieur et de l'air intérieur.

Les verres absorbants sont des verres teintés dans la masse (bronze, gris, vert, rose, bleu...) par adjonction d'oxydes métalliques à la composition. Ils sont placés coté extérieur de façon à réémettre vers l'extérieur le rayonnement le plus tôt possible.

Facteurs énergétiques et lumineux

L'action sélective des verres absorbants a pour effet :

• De diminuer le facteur solaire FS du vitrage, selon la couleur et l'épaisseur du verre. Celui-ci pourra varier de 0,46 à 0,67; ce qui correspond à une énergie solaire absorbée et réémise vers l'extérieur variant de 54 % à 33 %. A titre de comparaison, le facteur solaire varie de 0,78 à 0,81 pour un verre clair.
  
  
• De diminuer le coefficient de transmission lumineuse TL. Celui-ci est compris entre 0,36 et 0,65 contre 0,65 et 0,76 dans le cas d'un double vitrage classique.
  
  
• De ne pas modifier le coefficient de transmission thermique U, qui est le même que celui d'un double vitrage classique.

Ces vitrages offrent une large gamme de coloris conférant aux vitrages des propriétés d'absorption très diverses. On constate que les vitrages de couleur bleu claire ou verte, ont un coefficient de transmission lumineuse plus élevé que les vitrages teintés traditionnels de couleur bronze ou grise mais un facteur solaire moins élevé que ces derniers.

Les vitrages absorbants sont toujours réfléchissants dans une certaine mesure.

On constate que plus le taux d'absorption est grand, plus le vitrage aura un effet matifié et moins les caractéristiques de réflexion seront grandes.

Précautions

• Pour évacuer un maximum de chaleur rayonnée vers l'extérieur, on placera le verre absorbant le moins possible en retrait du plan de la façade.
  
  
• Les verres absorbants ont tendance à s'échauffer plus que les verres classiques, et sont sujets à la casse thermique. Il faut prendre des précautions en conséquence.
  
  
• On utilise fréquemment le double vitrage absorbant et réfléchissant spécialement étudié contre le rayonnement solaire et associant les deux propriétés au sein d'un même vitrage.

Les besoins en gains solaires et en lumière naturelle varient en fonction du temps et de l'occupation. Aussi, l'idée d'un vitrage aux propriétés variables dans le temps s'avère très séduisante.

Le principe est d'intégrer dans le vitrage des matériaux chromogènes dont la caractéristique essentielle est de subir une modification importante de ses propriétés optiques sous l'effet dune variation du champ électrique, de la charge électrique, de l'intensité lumineuse, de la composition spectrale de la lumière ou de la température du matériau.

Sous tension.

Hors tension.

Action modifiant les caractéristiques optiques du vitrage

Non électrique

Le vitrage photochromique

• Modifie ses propriétés optiques sous l'action de la lumière ultraviolette.
  
  
• Bon contrôle de la transmission lumineuse mais peu performant pour le contrôle des gains solaires.

Le vitrage thermochromique et thermotrope

Evolution de la transmission et de la réflexion
d'un matériau thermotrope en fonction de la température.

• Un verre thermochromique modifie ses propriétés de transmission sous l'effet d'un processus chimique initié par un changement de température. Si le processus est physique, le verre est dit thermotrope.
  
  
• Le champ d'application s'étend au contrôle de la surchauffe et de l'éblouissement.

Electrique

Le vitrage à cristaux liquides

Il modifie l'orientation de ses cristaux sous l'action d'un champ électrique.
Sous tension, l'orientation est régulière et rend le verre transparent, par contre hors tension l'orientation est quelconque ce qui rend le vitrage transparent diffus.

Le vitrage à particules dispersées

Le principe est similaire à celui des cristaux liquides mais ce sont des aiguilles de polyiodure en suspension dans un gel ou un liquide organique.

Le vitrage électrochrome

Son principe repose sur l'injection ou l'expulsion d'électrons et d'ions qui engendrent une décoloration de manière à pouvoir régler l'intensité de la réflexion en fonction de l'intensité lumineuse.