Verres dynamiques : vers les verres chauffants ?

Les vitrages dynamiques déroutent encore. L’ambition des fabricants et des bureaux d’études thermiques est pourtant de démocratiser leur utilisation. Certains fabricants apportent leur aide en fédérant un réseau, avec formation et accompagnement technique. D’autres vendent un produit mature et recommandent le rapprochement avec un bureau d’études thermiques. Les métalliers iront-ils dans cette voie ?

Pour les bâtiments fortement vitrés les maillons faibles coté confort d’hiver restent les baies mur-rideau, fenêtres, toitures et vérandas. Des efforts considérables d’innovation ont été obtenus sur les double et triple vitrages intégrant des couches avec des coefficients thermiques bas, et des ratios d’émissivité performants et les créations des verres sous vide. Aussi les vitrages actifs, avec une alimentation électrique, font le « forcing » pour s’imposer dans ce qui est aujourd’hui devenu incontournable : rendre les bâtiments plus vertueux thermiquement. Dans cette chasse au gaspillage énergétique, les vitrages chauffants espèrent bien prendre une part conséquente du marché.
Le vitrage chauffant n’est pas une technologie nouvelle en soi, elle existe depuis une trentaine d’années. Le premier procédé, essentiellement utilisé pour équiper les avions, les navires et les voitures, consistait à incruster dans une couche thermoplastique un réseau chauffant de fils de résistance qui ondulaient entre deux bandes dites collectrices. Le réseau de fils était visible et le verre servait principalement au désembuage (lunette arrière de voiture, par exemple). Les fabricants de vitrage ont alors travaillé sur la suppression des fils de résistance. Saint-Gobain Glass Bâtiment France avait alors mis au point une technologie qui utilisait une couche de microparticules métalliques – conductrice d’électricité, c’était la première génération.

Principes et procédés

Le verre chauffant repose sur le principe d’une couche de microparticules métalliques (de l’ordre du micron) totalement transparente appliquée sur l’une des faces. L’électricité passe au travers de cette couche, dite conductrice, via des « buzz bars », positionnés sur les côtés du vitrage selon les besoins. Le tout est raccordé au secteur via un transformateur pour réguler l’intensité nécessaire selon les besoins. Les buzz bars et les fils électriques de raccordement sont masqués dans la feuillure lors du montage dans la menuiserie. Quand l’électricité passe à travers cette couche, cela génère une source de chaleur
et donc de rayonnement thermique. Pour éviter une déperdition vers l’extérieur, le verre est monté en double vitrage ou triple avec un verre faible émissif (FE/LOw-e e) en face 2 (voir schéma ci-contre). La chaleur émise est alors dirigée vers l’intérieur de la pièce. Il est possible selon les fabricants d’ajouter une couche de contrôle solaire pour parfaire les propriétés thermiques du verre si nécessaire. Saint-­Gobain, par exemple propose des couches de type Cool-lite et Riou Glass des couches Rsun ou autres, avec des vitrages de sécurité, comme les retardateurs à l’effraction.
La génération 2 a mis en avant l’utilisation d’une nouvelle technologie basée sur le traitement laser, qui consiste à créer un circuit – par découpe laser de la couche - qui modifie le trajet du courant électrique dans la couche (voir schéma 2 Eglas). Cela permet de contrôler la puissance nécessaire à l’utilisation prévue, et par conséquent autorise un raccordement direct en 220 V. Fini le transformateur, le vitrage chauffant adopte le principe du « Plug and play ».
Au moment de faire le choix entre les différents vitrages des questions se posent : quels sont les atouts et les contraintes du verre chauffant ? Quelles précautions pour quelle mise en œuvre ?

Riou Glass
Le principe du verre chauffant.

Des avantages indéniables

Outre les arguments commerciaux avancés par les fabricants, le vitrage chauffant offre de nombreux avantages :
- Esthétique en premier lieu, totalement transparent, facile d’entretien, il permet dans le cas d’une utilisation comme chauffage principal la suppression des radiateurs/convecteurs – qui prennent de la place, génèrent des salissures, au mur et au plafond, provoquée par la poussière déplacée par la convection d’air.
- De confort, car il supprime l’effet de paroi froide. La sensation de froid ressentie à proximité d’un vitrage est un argument régulièrement avancé quand on questionne les occupants de locaux vitrés (bureaux, logements, patios des hôtels…). La diffusion de la chaleur est ressentie comme plus homogène et douce à l’intérieur de la pièce.
- L’aspect financier – bien qu’il soit onéreux, le vitrage chauffant doit être envisagé au regard des potentielles économies réalisées sur le moyen et long terme, l’absence de frais d’entretien et de maintenance (hormis un nettoyage classique). Augmentation de l’exploitation des surfaces au sol proche des baies, voir en extensions extérieures pour les terrasses de restaurants et d’hôtels.
- Les garanties accordées par les fabricants sont de dix ans, comme les autres dispositifs.
- Dans les locaux humides (spas, piscine…) cette solution s’avère efficace pour éviter la formation de condensation sur les parties vitrées, elle permet aussi de limiter voire annuler les systèmes de déshumidification et de ventilation complexes (selon la température extérieure) et son pilotage.

Mais aussi des contraintes

Le verre chauffant est une solution coûteuse, qui nécessite des connaissances techniques particulières pour répondre à la demande. À moins qu’il fasse appel à une entreprise comme Vitrumglass qui est spécialiste de l’intégration de verres actifs dans les menuiseries, le métallier devient lui-même un « intégrateur » de solution chauffante dans ses ouvrages, la posture n’est pas sans incidences. Rien que l’étude requiert plusieurs métiers, dont celui de thermicien. Car il faut déjà pouvoir définir les besoins et bien connaître les réactions du verre dans son environnement : quelle puissance ? pour quel rendement ? pour assurer quelle fonction ?
- L’anti-condensation - puissance entre 50-150 W/m2.
- Fonction de chauffage d’appoint - entre 100/250 W/m2.
- Fonction de chauffage principal - entre 250-350 W/m2.
- Fonction de déneigement par exemple en toiture vitrée - entre 300-600 W/m2.
Le métallier devient en somme électricien, car le vitrage nécessite le passage de câbles, leur raccordement à un disjoncteur et la liaison à la domotique ou la GTB selon le type de bâtiment.
Cette dernière partie étant souvent dans un autre lot que celui fournit par l’installateur de baies et de fenêtres.
Selon les gammes de menuiserie, il est plus ou moins facile d’y intégrer les vitrages chauffants du fait du passage de câbles qui nécessite le perçage des profils en respectant des rayons de courbure des câbles minimum (env. 7 mm/10 mm), voir intégrer des passes câbles spécifiques pour les ouvrants et veiller soigneusement au bouchage et à l’étanchéité de ces trous.
En revanche aucune difficulté particulière pour les épaisseurs et les poids : pour un usage intérieur en verre feuilleté chauffant l’épaisseur varie entre 10 mm et 16 mm selon les fabricants, et de 16 mm minimum en vitrage isolant jusqu’à 70 mm pour certains triples vitrages.
Les dimensions affichées sont honorables, 3 600 × 2 100 mm chez Riou Glass pour Calorglass, contre 3 200 × 2 500 mm pour Saint-Gobain avec Eglas (d’autres possibilités sur demande).

Riou Glass
Voilà le cas idéal pour du vitrage chauffant : le hall d’un hôtel (Best Western Paris 18) qui donne

Etudes et simulations

Si le produit n’est pas standard, l’étude impose d’être réalisée par un bureau d’études thermiques. Elle permettra de simuler et de comprendre le fonctionnement du vitrage dans le bâtiment. Elle permettra aussi d’évaluer l’impact énergétique sur celui-ci : incidence de la température de surface du vitrage sur la température du bâtiment, ainsi que le confort des occupants et surtout sur les conditions de formation de condensation et de givre sur le verre.
C’est pourquoi des bureaux d’ingénierie spécialisés sur les vitrages dynamiques comme Syselia utilisent des logiciels de simulation thermique dynamique tels que le logiciel TRNSYS.
L’analyse des résultats de simulation corroborent les expériences menées jusqu’alors au Canada et démontre que le modèle établi reproduit parfaitement le comportement thermique du verre dans son environnement. Il est courant d’envisager 1/3 à 1/4 de la surface au sol de la pièce à chauffer, en surface de verre chauffant dans une habitation aux normes récentes de performance énergétique. Il en va autrement pour les constructions tertiaires qui doivent prendre en compte d’autres facteurs comme les apports de chaleur internes.
La simulation permet également d’évaluer l’impact financier. Enfin, elle établit l’ensemble des éléments techniques pour tous les corps d’état : schémas électriques, raccordement à la GTB, dispositions additionnelles de contrôle et de régulation.
On l’aura compris, selon l’activité du métallier et son type de clientèle, la montée en compétence technique sur ces solutions est indispensable.

Saint Gobain Glass / Saint Gobain Glass
Schéma 1. / Schéma 2. La nouvelle génération fonctionne en 220 V.