Isolation thermique: le vitrage isolant

Vous rêvez d’une baie vitrée, mais vous savez qu’une fenêtre en double vitrage perd dix fois plus de chaleur qu’un mur? Les avancées technologiques vont peut-être vous permettre de réaliser la maison avec la fenestration de vos rêves. 

Le concept du vitrage isolant

Théoriquement, il n’existe que très peu de façons d’isoler une fenêtre : 

• Les volets (manuels ou mécaniques); 

• La contre-fenêtre (intérieure ou extérieure); 

• Les rideaux isolants; 

• Le film plastique. 

Étant donné qu’aucune de ces méthodes n’est vraiment performante, les chercheurs ont décidé de développer de nouvelles vitres. Terminé le simple vitrage. Aujourd’hui, on parle de double ou de triple vitrage en feuilles de verre.

Pour être considéré comme isolant, le vitrage doit se composer de deux vitrages ou plus, séparés les uns des autres et scellés hermétiquement. Ainsi, le gaz présent entre deux vitrages assure l’isolation thermique.

Les avantages du verre isolant

Quatre valeurs sont importantes pour mesurer la performance énergétique des vitrages : 

• La valeur U : calcule le taux de transfert de la chaleur; 

• Le coefficient de gain de chaleur solaire (CGCS); 

• Le rendement énergétique (RE) : équilibre entre la valeur U et le coefficient CGCS; 

• La cote de milieu de verre : rendement du verre uniquement (et non de toute la fenêtre).

Ils permettent de mesurer les caractéristiques du vitrage, et de déterminer ses avantages : 

1. Réduction des pertes de chaleur; 

2. Amélioration de l’efficacité énergétique; 

3. Réduction des factures d’énergie.

La réduction des pertes de chaleur 

De manière générale, les vitrages possèdent un facteur U compris entre 0.20 et 1.20. Plus ils sont performants, plus leur valeur est faible. Pour parvenir à faire baisser ce facteur, les feuilles de verre sont agencées en unités scellées entre lesquelles se trouve de l’argon. 

Pourquoi de l’argon? Parce que sa conductivité thermique à 300 K est de 0.018 W/mK, contre 0.026 W/mK pour l’air. Cela signifie qu’à une température ambiante de 80°F (27°C), l’argon est 31% plus performant que l’air. 

Bien que le CO² lui soit légèrement supérieur, ce dernier est plus compliqué à produire que l’argon. En effet, il n’est présent dans l’air qu’à hauteur de 400 ppm (particules par millions), quand l’argon représente près de 1% de l’air qui nous entoure. 

Toutefois, l’effort est fait par les fabricants pour ajouter du krypton à la place de l’air ou de l’argon, car bien que sa concentration dans l’air qui nous entoure soit de seulement 1.1 ppm, son coefficient de conductivité thermique atteint 0.009 W/mK. Le jeu en vaut donc la chandelle. 

L'amélioration de l'efficacité énergétique

Les vitres isolantes ont une double fonction : 

• Isoler l’intérieur du froid extérieur; 

• Conserver la chaleur intérieure. 

La lame d’air ou de gaz présente entre les vitres, de par son faible coefficient de conductivité thermique, préserve l’intérieur d’une pièce des conditions extérieures. Par la même occasion, la faible émissivité de la vitre permet de conserver la chaleur. Nous reviendrons plus loin sur le concept. 

Réduction des factures d’énergie

Parlons chiffres. Les fenêtres Energy Star les plus modernes permettent d’économiser entre 7% et 15% sur la facture énergétique annuelle, soit jusqu’à 500$ par an.

Fonctionnement technique du vitrage isolant

Le vitrage isolant est conçu avec deux ou plusieurs couches de verre séparées par un espace rempli d'air ou de gaz inerte, créant une barrière thermique. Cette conception empêche les pertes de chaleur en hiver et limite les transferts de chaleur en été, améliorant ainsi l'efficacité énergétique des bâtiments.

Les différentes couches et leurs fonctions spécifiques

Une couche de double vitrage se compose de la manière suivante : 

• Deux feuilles de verres; 

• Du gaz; 

• Un déshydratant;

• Un joint. 

Le double vitrage se compose de deux feuilles de verre regroupées en unités scellées à l’aide d’un intercalaire. Dans l’espace créé par l’intercalaire, de l’argon ou du krypton est ajouté pour améliorer le pouvoir isolant de l’unité scellée. 

Un déshydratant, compose l’intercalaire pour éviter que de la buée ne se forme entre les feuilles de verre. Afin d’améliorer son étanchéité, l’intercalaire est soutenu par un scellant en uréthane. 

Par conséquent, multiplier les unités scellées permet d’augmenter mécaniquement le pouvoir isolant de la fenêtre, d’où le développement du triple vitrage, soit trois feuilles de verre au lieu de deux. 

Seul bémol, la multiplication des feuilles de verre limite la performance lumineuse à l’intérieur de la pièce. 

Les mécanismes qui réduisent les pertes de chaleur

Nous avons dit précédemment que l’argon était 31% plus performant que l’air en ce qui concerne sa conductivité thermique. Toutefois, lorsque l’on prend la fenêtre dans son ensemble, l’amélioration de l’isolation n’est que de 10% entre l’usage d’une lame d’air dans l’intercalaire et l’usage d’argon, ou de krypton. 

En effet, il n’y a pas que le vitrage qui participe à l’isolation thermique, mais aussi le cadre, la qualité du joint de la fenêtre, etc. Pour mettre toutes les chances de leur côté, les fabricants de feuilles de verre ont décidé de développer différents types de vitrage, comme le Low-E. 

Ce dernier, dont nous reparlerons plus loin, est équipé d’une couche à basse émissivité qui empêche la chaleur de le traverser. 

Le rôle de l'intercalaire dans le vitrage isolant

L’intercalaire est la pièce maîtresse, celle qui fait toute la différence par rapport à un simple vitrage. En effet, l’intercalaire va permettre de construire un espace entre les deux ou trois feuilles de verre. 

C’est dans cet espace que va éventuellement être injecté le gaz (argon, krypton) qui renforcera encore l’isolation des unités scellées. Cet intercalaire peut être en : 

• Aluminium; 

• Inox; 

• Bi-matière (à bord chaud). 

De la qualité de l’intercalaire dépend l’importance du pont thermique au niveau du bord du vitrage. Les intercalaires de haute performance sont aujourd’hui ceux proposant un alliage aluminium-inox (bi-matière). 

Vitrage isolant feuilleté

Il se compose d’au moins deux feuilles de verre d’une épaisseur moyenne de 0.15 po (4 mm). Dans ce système de vitrage, les unités scellées sont renforcées par un film intercalaire en polyvinyl butyral (PVB).

Le rôle de ce film est double : 

• Protéger des bris de vitre; 

• Retarder les cambriolages.

Son rôle premier est de protéger les habitants du foyer. Ainsi, en cas de choc, la vitre s’effeuille plutôt que de se briser en de grands morceaux capables de percer une artère. 

Néanmoins, en assurant la sécurité, le verre feuilleté a aussi l’avantage d’être anti-effraction. En effet, étant difficile à transpercer, il ne donne pas accès à la poignée intérieure, ni sous les coups, ni sous l’usage d’un diamant. Il est donc particulièrement indiqué pour une baie vitrée, par exemple. 

Vitrage isolant sur mesure

La plupart des fabricants de vitres proposent des vitrages sur mesure. Ainsi, dans le cas où vous avez des fenêtres qui dépassent les dimensions classiques, vous pourrez tout de même trouver un vitrage isolant adapté. 

Pour le savoir, il vous suffit de vous référer aux formats standards du fabricant que vous souhaitez engager. Certains vous proposent plus de cinquante types de fenêtres comprenant jusqu’à douze formats différents par fenêtre.  

Simple, double et triple vitrage : quelle différence?

Décortiquons les différences entre le simple, le double et le triple vitrage, notamment en terme d'efficacité énergétique, d'isolation phonique et de coût.

Pour l'efficacité énergétique

Nous avons écrit précédemment qu’il existait quatre valeurs à prendre en compte dans le choix d’une fenêtre. En réalité, nous devons parler d’une cinquième variable, qui est particulièrement utilisée par les fabricants et les vendeurs de fenêtres : la valeur R. 

Il s’agit du coefficient de résistance au transfert de chaleur. Il se mesure en pi² par heure et en °F par Btu. À l’inverse de la valeur U, plus le R est élevé, plus la vitre est efficace. 

Ainsi, la valeur R d’un double vitrage est généralement comprise entre 3 et 3.8. Un triple vitrage voit ce coefficient compris entre 7 et 8. 

Qu’est-ce que cela signifie en termes de conservation de la chaleur? Qu’un double vitrage est 40% plus performant qu’un simple vitrage. Mais aussi, que si vous remplacez une fenêtre ayant une valeur R à 3, par une fenêtre valant 5, vous réduisez de 30% à 40% vos pertes de chaleur. 

En choisissant le triple vitrage, ce gain de chaleur peut monter à plus de 50%. Autrement dit, avec les bons vitrages, c’est votre maison que vous chauffez, et pas l’air extérieur. 

Pour l'isolation phonique

Le confort phonique est évident lorsque vous passez d’un simple vitrage à du double vitrage. Il l’est encore plus lorsque vous optez pour du triple vitrage. Toutefois, il peut être insuffisant en fonction de votre lieu d’habitation (abord de routes fréquentées ou couloir aérien d’aéroport). 

Dans ce cas, les fabricants peuvent vous proposer du double vitrage avec une feuille de verre plus épaisse, mais aussi un espacement plus grand au niveau de la lame d’air. Ainsi, vous aurez une feuille de verre d’une épaisseur de 0.15 po (4 mm), et l’autre de 0.40 po (10 mm). 

Voilà donc la raison pour laquelle un triple vitrage standard n’est pas toujours un meilleur isolant phonique qu’un double vitrage spécialement conçu pour vous protéger des nuisances sonores. 

Au niveau du coût

Il est évident que le vitrage le moins cher est le simple vitrage, mais c’est aussi celui qui a les performances énergétiques les plus basses. D’ailleurs, au Québec, la norme est depuis longtemps au double vitrage. Son coût reste abordable, et ses performances sont incomparables.  

D’ailleurs, c’est probablement le coût qui est le plus grand frein à l’achat de fenêtres en triple vitrage, puisque celui-ci coûte en moyenne 10% à 15% plus cher que le double vitrage. Voici nos conseils pour faire les bons arbitrages pour votre maison. 

Deux conseils pour faire un choix éclairé 

Conseil 1 : ciblez vos fenêtres

Vu le prix du triple vitrage, choisissez la qualité de votre vitrage en fonction : 

• De la taille de la fenêtre; 

• De son emplacement; 

• De la pièce à laquelle ils appartiennent. 

Si vous changez l’ensemble de vos vitres pour du triple vitrage, il vous en coûtera plusieurs milliers de dollars. Pour éviter cela, vous pouvez cibler les fenêtres qui doivent avoir du triple vitrage, et celles qui n’en ont pas réellement besoin. 

Ainsi, une baie vitrée peut avoir besoin de triple vitrage à cause de sa taille. Rappelez-vous ce que nous avons dit en introduction : un double vitrage perd dix fois plus de chaleur qu’un mur. 

Il en va de même pour les fenêtres qui donnent sur la façade Nord de votre maison. Par contre, vous pouvez faire une distinction entre les fenêtres du sous-bassement, et celles qui donnent dans une pièce à vivre, par exemple. 

Conseil 2 : déterminez votre besoin 

Avez-vous plutôt besoin :

• D’une isolation phonique; 

• D’une isolation thermique; 

• De clarté. 

Dans le cas d’une isolation phonique de qualité, un double vitrage spécialement conçu est très certainement le meilleur rapport qualité-prix par rapport à du triple vitrage. Par contre, pour l’isolation thermique, le triple vitrage l’emporte. 

Mais en ce qui concerne la clarté, c’est le simple vitrage qui est de loin le plus lumineux. Le double vitrage semble donc être un bon entre-deux dans bien des situations.  

Autres options pour améliorer l'isolation thermique de vos portes et fenêtres

Le film de vitrage

Également appelé « film isolant thermorétractable », il s’agit d’un film en matière plastique qui se pose directement sur l’intérieur des vitres. Il est : 

• Flexible; 

• Transparent; 

• Fin. 

Ce film a un sens de pose. Sa couche extérieure, en polyester, réfléchit la chaleur pour la renvoyer vers l’intérieur de la pièce. Elle fait donc office de couche à basse émissivité.

Sa couche intérieure est en polyuréthane (ou en polyéthylène). Cette matière isolante empêche une partie de la chaleur d’atteindre la feuille de verre, et donc de la traverser. 

Le vitrage isolant sous vide

Le verre sous vide ne fait pas l’économie de la lame d’air, d’argon ou de krypton. Le vide se trouve dans la structure du verre. Il a l’avantage de limiter fortement les pertes de chaleur par : 

• Convection; 

• Conduction; 

• Rayonnement. 

Seuls problèmes, le vitrage sous vide n’est pas un verre trempé et sa qualité reste discutable du fait de la fragilité de ses soudures. 

Alors, certes, le verre sous vide est performant thermiquement (0.4 à 0.7 W/m2.K) et phoniquement, mais il est encore très cher comparé à un vitrage standard. 

FAQ sur le vitrage isolant

Quel est le meilleur isolant pour les fenêtres ?

Le meilleur isolant thermique est le triple vitrage. 

Le meilleur isolant phonique est le double vitrage avec une feuille de verre plus épaisse et un intercalaire plus large. 

Est-ce que le double vitrage isole de la chaleur ?

Pour savoir si un vitrage isole de la chaleur, il faut s’intéresser à son émissivité. C’est-à-dire sa capacité à rayonner la chaleur. Cette émissivité s’apprécie grâce à une valeur comprise entre 0 et 1. 

Par exemple, un vitrage simple possède une émissivité d’environ 0.84. Cela veut dire que 84% de la chaleur qu’il reçoit le traverse pour être restituée de l’autre côté. Autrement dit, en hiver, la chaleur sort de la maison, et en été elle rentre à l’intérieur.

Un double vitrage isole de la chaleur, surtout s’il est constitué d’une couche à basse émissivité. 

Quel type de vitrage contre la chaleur? 

Le Low-E est le vitrage le plus adapté contre la chaleur. Sa couche à basse émissivité protège votre maison de la chaleur extérieure durant l’été, et évite les pertes de chaleur durant l’hiver. Par contre, comme pour le triple vitrage, vous perdez en luminosité avec ce genre de vitrage. 

Finalement, le vitrage isolant se révèle être une solution efficace pour améliorer l'isolation thermique de votre domicile. En investissant dans cette innovation, non seulement vous réalisez des économies d'énergie significatives, mais vous créez également un environnement intérieur plus confortable et éco-responsable. Opter pour le vitrage isolant, c'est faire un choix durable en faveur de l'efficacité énergétique et du bien-être au quotidien.

Une isolation thermique à la pointe de l'écologie

Le vitrage isolant se positionne en tant que solution phare dans le domaine de l'isolation thermique, apportant une réponse écologique et efficace. Les bénéfices évoqués, comme l'amélioration de l'efficacité énergétique et la réduction des coûts de chauffage, soulignent son rôle clé dans la construction moderne. C'est une invitation à adopter cette technologie innovante pour des espaces plus durables, plus économiques et plus respectueux de notre planète.