Skip to content

Mécanismes de Transfert de Chaleur

Dans un contexte où la performance énergétique des bâtiments est devenue une priorité, les vitrages et les films pour vitrages jouent un rôle stratégique dans la régulation thermique et la gestion des apports solaires. Bien plus que de simples éléments esthétiques, ils influencent directement le confort intérieur, la consommation d’énergie, ainsi que les coûts de chauffage et de climatisation.

Les films pour vitrages, grâce à des technologies avancées, permettent de modifier les propriétés thermiques et optiques des vitrages existants. Toutefois, évaluer leur efficacité nécessite la compréhension de différentes valeurs de performance, souvent techniques, qui traduisent la manière dont l’énergie (chaleur, lumière, rayonnement) interagit avec le verre.

Cette section vise à clarifier ces notions essentielles – telles que la valeur G (SHGC), la valeur U, le TSER ou encore le coefficient d’ombrage – et à expliquer comment elles s’appliquent à la fois aux vitrages simples et aux systèmes complexes. L’objectif est de fournir une base solide pour choisir les solutions les plus adaptées en fonction du climat, de l’orientation des façades et des besoins énergétiques spécifiques du bâtiment.

La chaleur se transmet à travers une fenêtre selon trois mécanismes :

  1. Conduction

  2. Convection

  3. Rayonnement

Ces modes de transfert agissent souvent ensemble de façon complexe. Plutôt que d’être mesurés séparément, trois valeurs de performance énergétique sont généralement utilisées pour décrire le comportement énergétique global :

  1. Le gain thermique solaire

  2. La valeur d’isolation thermique

  3. L’infiltration d’air


Gain de Chaleur par Rayonnement Solaire

Un des aspects les plus importants de la performance énergétique d'une fenêtre est sa capacité à contrôler le gain thermique solaire. Ce facteur est souvent le plus déterminant dans le besoin en climatisation d’un bâtiment.

L’importance de ce gain dépend du rapport surface vitrée / mur ainsi que de l’orientation par rapport au soleil. Ce gain solaire peut largement dépasser les gains thermiques dus à la température extérieure (par conduction et convection) ou à l’humidité.

C’est dans ce domaine que les vitrages traités et les films pour vitrages prennent tout leur intérêt.

Le rayonnement solaire se compose de plusieurs longueurs d’onde : ultraviolets (UV), visible et infrarouge (IR). Grâce à différents types de vitrages, de revêtements et de films, il est possible de filtrer sélectivement certaines parties de ce spectre.

Mais bien que ce contrôle solaire soit avantageux en été, il peut aussi réduire les apports solaires gratuits en hiver, ce qui rend le choix du film ou du vitrage optimal plus complexe.


Valeur G (ou Coefficient de Gain Solaire - SHGC)

La valeur G, ou Solar Heat Gain Coefficient (SHGC), est la mesure de la quantité totale de chaleur solaire qui traverse un vitrage, en incluant :

  • la chaleur transmise directement,

  • celle absorbée par le vitrage et ensuite réémise vers l’intérieur.

La valeur G est comprise entre 0 et 1. Plus elle est faible, moins le vitrage laisse passer de chaleur solaire. Elle prend en compte l’ensemble de la fenêtre : vitrage + cadre + effets d’ombre.

Exemples typiques de valeurs G selon les configurations :

  1. Simple vitrage clair : 0,63

  2. Simple vitrage teinté gris : 0,54

  3. Double vitrage clair : 0,56

  4. Double vitrage teinté gris : 0,46

  5. Double vitrage avec revêtement performant : 0,37

  6. Double vitrage avec revêtement Low-E performant : 0,30

  7. Double vitrage avec revêtements en face 2 et 4 : 0,17


Impact Énergétique du SHGC

Dans les régions chaudes : une valeur G plus basse permet de réduire significativement les coûts de climatisation annuels.


Dans les régions froides : une valeur G plus basse peut entraîner une légère augmentation des coûts de chauffage, car le gain solaire passif est réduit.


Malgré cela, des exceptions existent, même dans les climats froids, justifiant l’amélioration de la valeur G :

  • Coûts élevés d’électricité,

  • Écarts importants d’ensoleillement entre les façades,

  • Pénalités en cas de forte demande énergétique,

  • Conflits entre chauffage et refroidissement dans un même bâtiment.

Il est donc recommandé de réaliser une étude énergétique spécifique pour chaque bâtiment.


Coefficient d’Ombrage (Shading Coefficient – SC)

Moins utilisé aujourd’hui, le coefficient d’ombrage compare le gain solaire d’un vitrage à celui d’un vitrage clair non ombragé, dans les mêmes conditions. Une valeur faible indique une meilleure protection solaire.

Contrairement à la valeur G, le SC ne prend en compte que le vitrage, sans considérer le cadre de la fenêtre. C’est pourquoi le G-value est préféré dans l'industrie.


Rejet Total d’Énergie Solaire (TSER)

Le TSER (Total Solar Energy Rejection) est une valeur marketing plus facile à comprendre pour les consommateurs. Elle indique le pourcentage total d’énergie solaire rejetée par la fenêtre.

TSER = 100 % – G-value (approximativement)

→ Plus le TSER est élevé, meilleure est la performance solaire du vitrage.


Valeur d’Isolation Thermique

Quand une différence de température existe entre l'intérieur et l'extérieur, la chaleur est gagnée ou perdue à travers la fenêtre par conduction, convection et rayonnement. Ce phénomène est mesuré à travers la valeur U.

Valeur U (ou U-factor)

La valeur U indique la quantité de chaleur transférée (en Watts) à travers 1 m² de matériau par heure et par degré de différence de température (W/m²·K).

→ Plus la valeur U est faible, meilleure est l’isolation.

Elle dépend :

  • du type de vitrage,

  • du nombre de couches,

  • de l’épaisseur de l’espace entre les vitres,

  • du type de gaz utilisé,

  • des revêtements appliqués (y compris les films).

La structure du cadre influence aussi la valeur U. Dans une fenêtre bois standard (90 x 120 cm), le cadre peut représenter jusqu’à 30 % de la surface totale, ce qui a un impact notable sur les performances globales.


Valeur R

La valeur R est l’inverse de la valeur U :
R = 1 / U

Plus la valeur R est élevée, meilleure est la résistance thermique. Elle est surtout utilisée dans le domaine de l’isolation.


Unités Thermiques Britanniques (BTU)

Les BTU (British Thermal Units) sont souvent utilisés pour quantifier les pertes ou gains de chaleur dans un bâtiment.

  • 1 BTU = énergie nécessaire pour augmenter de 1 °F la température de 0,45 kg (1 lb) d’eau.

  • Une unité de climatisation d’1 tonne = 12 000 BTU/h.

Un vitrage simple peut avoir une capacité isolante équivalente à une plaque de métal, et laisse passer 10 à 20 fois plus de chaleur qu’un mur bien isolé.

Les surfaces froides (comme les fenêtres en hiver) absorbent le rayonnement émis par les objets chauds dans la pièce (y compris les personnes). Ce phénomène peut provoquer une sensation de froid, souvent mal attribuée à l’air ambiant plutôt qu’au vitrage.

Fermer un rideau peut parfois être plus efficace que monter le thermostat !


Conclusion

La performance énergétique d’un vitrage dépend de plusieurs facteurs clés :

  • G-value / SHGC → contrôle du gain solaire,

  • U-value → mesure de l’isolation thermique,

  • TSER → clarté marketing pour le consommateur,

  • SC → utilisée ponctuellement.

Le bon choix de vitrage ou de film nécessite une évaluation complète en fonction du climat, de l’orientation, de l’usage du bâtiment et de l’objectif énergétique recherché.

 

Selon le guide du contrôle solaire avancé

Leave a Comment