Coefficient de transmission thermique d’une fenêtre (Uw) ou d’une porte

Sommaire

Le coefficient de transmission thermique d’une fenêtre ou d’une porte simple

N.B.: la méthode présentée ci-dessous n’est valable que pour les fenêtres ou portes considérées comme simples, cas le plus courant dans nos régions.

Elle ne s’applique pas à une double fenêtre ou à une fenêtre à vantaux dédoublés.

Fenêtre simple.

Double fenêtre.

Fenêtre à vantaux dédoublés.

Détermination par essais

Le coefficient de transmission thermique d’une porte ou d’une fenêtre peut être déterminé avant pose par des essais réalisés conformément à la norme NBN EN ISO 12567-1 (ou -2 pour une fenêtre de toit). Ils peuvent aussi être réalisés sur exactement la même fenêtre ou porte avec les mêmes dimensions et les mêmes composants.

Détermination par calcul

Une fenêtre ou une porte est constituée de différentes parties qui ont chacune une surface et un coefficient de transmission thermique U déterminés.

l’encadrement (châssis) de la fenêtre ou de la porte (dans tous les cas) ;
le ou les vitrages (le cas échéant) ;
le ou les panneaux opaques (le cas échéant) ;
la ou les grilles de ventilation (le cas échéant).

Le contour des vitrages isolants et des panneaux est affecté d’une déperdition thermique supplémentaire résultant des effets combinés des encadrements, intercalaires, vitrages et panneaux (pont thermique linéaire).

L’ensemble de ces éléments permet de déterminer par calcul le coefficient de transmission thermique de la fenêtre Uw. Il s’agit de la valeur moyenne des coefficients de transmission thermique des différentes parties au pro rata de leurs surfaces, augmentées des déperditions linéiques aux rives des vitrages et panneaux.

avec :

U_g = le coefficient de transmission thermique du vitrage
A_g = l’aire du vitrage
U_f = le coefficient de transmission thermique de l’encadrement
A_f = l’aire de l’encadrement
U_p = le coefficient de transmission thermique du panneau
A_p = l’aire du panneau
U_r = le coefficient de transmission thermique de la grille de ventilation
A_r = l’aire de la grille de ventilation
ψ_g = le coefficient de transmission thermique linéique de l’intercalaire autour du vitrage
l_g = le périmètre visible du vitrage
ψ_p = le coefficient de transmission thermique linéique autour du panneau
l_p = le périmètre visible du panneau

Le calcul doit être effectué pour chaque fenêtre et porte.

Calcul simplifié

Pour un ensemble de fenêtres ayant un même type de vitrage, d’encadrement, de panneau de remplissage opaque et de grille de ventilation, et étant placées dans le même bâtiment, on peut adopter une seule valeur moyenne UW pour l’ensemble des fenêtres. Celle-ci tient compte d’une proportion fixe entre l’aire du vitrage et l’aire de l’encadrement ainsi que d’un périmètre du vitrage ou des intercalaires. On évite ainsi de devoir faire ce calcul pour chaque fenêtre.

La réglementation PEB fournit ainsi une formule simplifiée permettant d’évaluer l’efficacité énergétique d’une fenêtre en tenant compte de l’efficacité du châssis et du vitrage tout en supposant une bonne étanchéité à l’air.

		Partie vitrage et encadrement	Partie grille de ventilation
U_g ≤ U_f	U_w	= 0,7U_g + 0,3U_f + 3ψ_g	+ ∑A_r (U_r – U_g)/∑A_W,d	[W/m²K]
U_g > U_f	U_w	= 0,8U_g + 0,2Uf + 3ψ_g	+ ∑A_r (U_r – U_f)/∑A_W,d	[W/m²K]

avec :

U_vc = coefficient de transmission thermique U du vitrage.
U_ch = coefficient de transmission thermique U du châssis.
ψ_g= coefficient de transmission thermique linéique de l’intercalaire.
U_r = coefficient de transmission thermique de la grille de ventilation
∑A_r = aire totale des grilles de ventilation présentes
∑A_W,d = aire totale des fenêtres (déterminée sur la base des aires des baies des fenêtres)

La proportion varie suivant que le vitrage est thermiquement plus performant que l’encadrement, ou l’inverse. Généralement c’est le vitrage qui est le plus performant. Dans ce cas la formule de calcul devient, s’il n’y a ni grille ni panneau :

U_W,T= 0,7 U_g+0,3 U_f+3 ψ_g

Ce qui revient à considérer : 70 % de vitrage, 30 % d’encadrement et 3 m d’intercalaire par m² de fenêtre.

Si la fenêtre comprend des grilles de ventilation et des panneaux opaques la formule se complique. Elle tient compte de l’influence de ces éléments sur le résultat final (pour les calculs, se référer aux formules 20 et 21 de l’Art 8.5 de l’Annexe 7).

Source : AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 8.5

L’influence du volet (Uws)

En été, la présence d’un volet à l’extérieur améliore les moyens dont dispose le bâtiment pour résister à la surchauffe.

En hiver, un volet placé à l’extérieur d’une fenêtre apporte une résistance thermique supplémentaire lorsqu’il est fermé. Bien sûr, il n’est pas fermé en permanence et le taux de fermeture variera d’une fenêtre à l’autre. La législation PEB en Belgique suppose qu’il sera fermé 8 heures par jour.

La résistance thermique de l’ensemble fenêtre-volet s’exprime de la manière suivante :

R_ws = R_w + ΔR

ΔR dépendra de deux caractéristiques :

La résistance thermique totale du volet lui-même, R_sh ;
La fente totale effective entre les bords du volet et les bords de l’ouverture du jour de la fenêtre b_sh = b₁ + b₂ + b₃ . b₁, b₂ et b₃ sont respectivement la moyenne des ouvertures des fentes en bas, en haut et sur les côtés du volet.

Attention, la fente sur le côté du volet (b3) n’est comptée qu’une fois parce que les fentes situées dans le haut et dans le bas ont une plus grande influence.

R_sh est calculé de la même manière que les autres éléments de construction.

Cas particuliers :

Le calcul se fait suivant la norme NBN EN ISO 10211 dans le cas d’un volet à composition hétérogène ;
Le calcul se fait suivant la norme NBN EN ISO 10077-2 dans le cas d’un élément profilé ;
Rsh = 0 dans le cas d’un volet inconnu.

Lorsque R_sh et b_sh sont déterminées, ΔR est calculé à partir des formules reprises dans le tableau 3 extrait de l’Art. 8.4.5 de l’Annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014.

Classe	Perméabilité à l’air du volet en position fermée	b_sh [mm]	ΔR [m²K/W]⁽¹⁾
1	Perméabilité très élevée	35 < b_sh	0,08
2	Perméabilité élevée (le volet est lui-même étanche à l’air).	15 < b_sh < 35	0,25 . R_sh + 0,09
3	Perméabilité moyenne (le volet est lui-même étanche à l’air)	8 < b_sh < 15	0,55 . R_sh + 0,11
4	Perméabilité faible (le volet est lui-même étanche à l’air).	b_sh < 8	0,80 . R_sh + 0,14
5	Perméabilité très faible (le volet est lui-même étanche à l’air).	b_sh < 3 et b₁ + b₃ = 0 ou₍₂₎ b₂₍₃₎ + b₃ = 0	0,95 . R_sh + 0,17
⁽¹⁾Les valeurs ΔR sont valables pour R_sh < 0,3 m²K/W (R_sh est la résistance thermique du volet même, déterminée selon le chapitre 6 si celui-ci est d’application, selon la NBN EN ISO 10211 dans le cas d’un volet à composition hétérogène ou selon la NBN ISO 10077-2 dans le cas d’un élément profilé). ⁽²⁾Ce cas suppose la présence de joints d’étanchéité autour d’au moins 3 côtés du volet et que du côté restant la fente soit inférieure ou égale à 3 mm. ⁽³⁾La classe 5 (perméabilité très faible) peut également être adoptée si une mesure du débit d’air au travers du volet fermé démontre que ce débit d’air n’est pas supérieur à 10 m³/h.m² (avec une différence de pression de 10 Pa – essai selon la NBN EN 12835. Des conditions supplémentaires pour la classe 5 sont disponibles dans la NBN EN 13125 par type de volet.

Tableau 3 : résistance thermique additionnelle de la couche d’air et du volet fermé.

ΔR étant ainsi connu, la résistance thermique de l’ensemble fenêtre volet Rws peut être calculée.
Le coefficient de conductivité thermique U_ws est finalement obtenu par la formule :

U_ws = 1 / R_ws

Le logiciel PEB permet de calculer automatiquement U_ws à partir des informations introduites.

Les caisses à volets roulants

Attention, la pose de volets suppose dans certains cas la présence de caisses à volets. Lorsqu’elles sont encastrées dans la façade, il faudra être très attentif à maintenir la continuité de la couche isolante et l’étanchéité à l’air du bâtiment. Cela n’est pas toujours facile. Les détails techniques doivent être étudiés avec soin dès de le début de la conception de l’immeuble.

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 8.4.5