Triple vitrage : incontournable? (réservé)

Triple vitrage : incontournable? (réservé)

 

Maxime Durocher, ingénieur et consultant en maisons passives.

L’ingénieur Maxime Durocher, concepteur certifié en maisons passives.

Dans notre numéro du printemps 2016, un tableau envoyé par Alex Ferguson, chef de projets, groupes de logements à Ressources naturelles Canada, indiquait que l’installation de fenêtres à triple vitrage au lieu d’un double vitrage était la deuxième des mesures les plus rentables en construction écoénergétique, après la réduction des charges des appareils à 16 kWh et de l’eau chaude à 169 litres par jour. Alors que ces mesures étaient rentables en 3 ans, selon son analyse il ne fallait que 3,5 ans pour récupérer le surcoût payé par le constructeur (590 $) grâce aux 1 978 kilowattheures économisés annuellement. Mais quel est le rendement du capital investi par un consommateur?

J’ai donc demandé à un fabricant de fenêtres, NZP Fenestration, de refaire l’exercice. Ce fabricant a commandé une simulation énergétique indépendante à l’ingénieur Maxime Durocher, concepteur certifié en maison passive et ancien vice-président de l’association Maison passive Québec. Notez toutefois qu’Alex Ferguson a simulé une maison montréalaise classique de 1 880 pi2 (175 m2) alors que celle analysée par Maxime Durocher pour le climat montréalais n’a que 1 582 pi2 (147 m2) et est environ sept fois plus écoénergétique : il s’agit d’une résidence certifiable par le programme Passivhaus, avec une charge de chauffage inférieure à 15 kWh/m2 habitable par année. Il est donc normal qu’il faille plus de temps pour récupérer le surcoût du vitrage triple dans une telle maison. Il n’en demeure pas moins que le vitrage double a augmenté d’au moins 64 % les besoins de chauffage de cette maison passive!!

M. Durocher a effectué sa simulation sur le logiciel Passive House Planning Package (PHPP) version 9 du programme des maisons passives du Passive House Institute allemand. Il a donc comparé le verre triple performant Planitherm XN, du fabricant Saint-Gobain, avec deux pellicules faible émissivité (Faible-É) et remplissage à l’argon, et le verre double (1 Faible-É + argon) Sungate 400 de Vitro architectural glass (ancien nom : PPG). Voici sa description du bâtiment simulé.

Bâtiment type

« Principales caractéristiques du bâtiment :

• Maison sur deux niveaux construite avec dalle sur terre-plein et enveloppe de bâtiment « Passivhaus » utilisée pour fins pédagogiques. Toit à deux versants.

• Forme de bâtiment simple et compacte. La façade sud fait un angle de 20° vers l’est par rapport au plan sud. Les fenêtres sur la façade sud du 2e niveau emploient des stratégies passives par l’extension de toit (ombrage l’été et ensoleillement l’hiver).

• Données climatiques pour la région de Montréal. Ombrage sur l’horizon : haie de cèdre d’une hauteur de 4 m distancée de 8 m du mur sud.

• Bâtiment conçu pour trois personnes et ayant une surface « de référence énergique » (similaire à la surface habitable) de 147,2 m2 (budget de chauffage sous 2 163 kWh/an selon le PHPP).

• Surfaces nettes vitrées optimisées à respectivement 0,96; 5,10; 8,54; et 4,76 m2 pour les fenêtres nord, est, sud et ouest.

·      Performance des vitrages : le verre triple avait un facteur de perte thermique de 0,6 W/m2°C  et un facteur de transmission solaire de 54 %. Le verre double possédait un facteur de perte thermique de 1,6 W/m2°C et un facteur de transmission solaire de 68 %. La simulation demandée a été de comparer uniquement les deux types de verre. Pour cette raison, les autres caractéristiques comme les propriétés de l’intercalaire et le facteur de perte thermique du châssis ont été considérées comme identiques à des niveaux de performance de fenêtres certifiées Passivhaus. En réalité, les caractéristiques d’une fenêtre à double vitrage sont moins bonnes et celle-ci perdra plus d’énergie que l’indique la simulation.

• Résistances thermiques équivalentes (RSI) (évaluées selon la norme ISO 6946) respectives de 9,1; 11,7; et 20,4 m2 °C/W pour la dalle (R-51,7), les murs extérieurs (R-66,4) et le toit (R-115,8).

• Aucun pont thermique linéaire de bâtiment (pertes de chaleur par le périmètre de fondation, par les coins extérieurs du bâtiment, etc.) à l’exception du facteur d’installation des fenêtres performant de 0,02 W/m°C. »

Économies et confort supérieurs

Simul VitragesVoici les leçons qu’il tire des résultats obtenus (tableau ci-contre).
« Conclusion :

• Avec une enveloppe de bâtiment très performante de type « Passivhaus », la simulation a montré une augmentation des besoins de chauffage de 64 % (de 2 163 à 3 548 kWh) uniquement en remplaçant le verre triple performant par un verre double à faible émissivité.

• La période de chauffage du bâtiment durant l’année avec un verre double est plus longue (243 jours par année versus 212 jours pour le verre triple).

·      En considérant seulement un intercalaire pour les fenêtres à verre double et une moins bonne isolation thermique des châssis de fenêtre à verre double, l’écart énergétique par rapport à une fenêtre à verre triple sera accentué.

·      Le modèle de maison passive exploite de façon optimale l’orientation de surfaces vitrées vers le sud. Comme le verre double à un meilleur facteur de transmission solaire, une maison avec des surfaces vitrées moins bien orientées profitera moins de gains solaires par rapport à une maison passive. Par conséquent, l’écart énergétique sera accru en faveur de la fenêtre à verre triple pour un bâtiment avec surfaces vitrées moins bien orientées.

• Le verre triple performant offre indéniablement un plus grand confort. Avec une température extérieure de -20 °C, la température intérieure du verre triple performant est de 16,8 °C versus 11,7 °C pour le verre double. Le confort est attribuable aux moindres pertes thermiques du corps humain par rayonnement lorsqu’il est placé devant un vitrage plus chaud et à la température de l’air intérieur plus uniforme [un vitrage plus froid accroît les pertes par convection et la stratification des températures de l’air du plancher au plafond]. En outre, l’été, le verre triple performant réduit le temps de surchauffe de l’air intérieur.

• La formation de condensation à la surface intérieure du verre est fortement réduite avec le verre triple performant.

• Il est impossible, en pratique, d’atteindre les objectifs de la certification Passivhaus avec le climat du Québec en utilisant un verre double pellicule Faible-É et argon. »

Somme toute, dans cette maison passive, le vitrage triple réduit les besoins de chauffage d’au moins 1 385 kWh ou d’environ 125 $ par année. Selon Alain Dorais, président de NZP Fenestration, le surcoût de ce vitrage est de 8 à 10 $ par pied carré de fenêtre. À 9 $ (97 $/m2), cela donne un surcoût de 1 878 $ pour les 208,4 pi2 (19,4 m2) simulés par Maxime Durocher. Bref, la période de rendement de l’investissement est d’environ 15 ans (1 878 $/125 $), mais en réalité, avec les hausses du prix de l’électricité, ce serait plus près de la décennie. Toutefois, ce n’est pas pour engraisser leur portefeuille que les consommateurs préfèrent le vitrage triple, mais bien pour améliorer leur confort!

Verre double plus performant

Enfin, il existe d’autres solutions de rechange au verre triple qui est peu en demande parce qu’il est plus lourd et 60 % plus coûteux qu’une verre double à Faible-É, selon Camil André, directeur des ventes chez le fabricant de vitrage Multiver, de Vanier (Capitale-Nationale).

« Une option est le verre double avec une deuxième pellicule sur la face 4 du vitrage, soit celle qui est à l’intérieur de la maison. Comme elle réfléchit les ondes longues, le verre reste plus froid et il est donc un peu moins résistant à la condensation. Je ne mettrais donc pas ce produit dans une piscine intérieure! Mais en général, la condensation est due à une humidité relative trop élevée dans la maison en hiver, ce qui n’est pas bon pour la santé. Vaut mieux ventiler pour abaisser l’humidité relative jusqu’à 30 % par grands froids. »

Multiver songe présentement à utiliser un de ces nouveaux verres, tel le HiLightR 803 de Guardian, avec gain solaire élevé et résistance thermique de R-4,3. « Nous négocions parce qu’il faut que ce soit moins cher qu’un verre triple. » Il ajoute qu’il est préférable de spécifier un vitrage sur mesure pour chaque bâtiment et chaque client. « Il n’y a pas de one-size-fits-all [recette universelle]. Le programme ENERGY STAR est trop basé sur le gain solaire. C’est bon pour les tomates, mais pas toujours pour les humains qui peuvent être éblouis ou qui éliminent les gains solaires en fermant les rideaux. Il faut tenir compte de la réalité. Chez moi, je cherche la meilleure valeur U [pertes par conduction, l’inverse de la résistance thermique] pour ne pas subir la chaleur et devoir climatiser l’été. Je vis dans un condo peu ensoleillé l’hiver mais qui l’est en été. L’idéal est alors un vitrage double avec deux couches d’argent [Faible-É]. Il coûte 10 à 15 % plus cher qu’une seule couche. » Dans un tel ce cas, il privilégie les caractéristiques de vitrage suivantes : 68-70 % de transmisssion de la lumière, 0,4 (40 %) au lieu de 0,7 de gain solaire et résistance thermique R-4,2.

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