Verre : des performances à toute épreuve

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2-quantum-glass_electrochrome_volvo-nova_archi-farid-aghajew_cagencja-reklamowa_simulation03.jpgAujourd’hui, le verre doit afficher des performances dans plusieurs domaines pour s’adapter aux évolutions architecturales. Selon son usage, il doit être isolant thermique, phonique, de sécurité, ou encore de protection contre l’incendie. Tour d’horizon de ces différentes performances.

 

Depuis plusieurs années, le verre doit répondre à des performances acoustiques très élevées. L’isolation de l’intérieur des bâtiments contre le bruit est devenu un critère de conception majeur, en raison de l’augmentation rapide du trafic tant routier qu’aérien et du développement des autoroutes urbaines. Ces sources de bruit, de même que les chemins de fer, les discothèques et le voisinage, peuvent occasionner gêne et inconfort. Le vitrage a un rôle important à jouer pour réduire le niveau sonore. Ils peuvent aussi apporter un peu d’intimité en application dans les bureaux, les salles de conférence ou les hôpitaux. En outre, « le traitement acoustique des façades soumises à de nombreux bruits de forte intensité en basses fréquences, bruits routiers, etc., est difficile », reconnaît Saint-Gobain Glass dans son Memento. Pour limiter l’impact croissant des nuisances sonores, les verriers proposent des solutions permettant d’atteindre une isolation acoustique jusqu’à plus de 50 dB.

 

Anti-bruit
Un niveau sonore confortable n’excède pas une intensité de 35 dB pendant la journée, 30 dB pendant la nuit. Le vitrage à isolation acoustique permet de combattre le bruit et les nuisances sonores. Il atténue plus efficacement la nuisance sonore qu’un double vitrage classique et apporte donc le confort acoustique à l’habitation. Ces performances acoustiques résultent de la mise en oeuvre de différentes techniques.

 

aurach.jpgJusqu’il y a peu, l’amélioration de la performance acoustique des doubles vitrages a surtout été obtenue par l’augmentation des épaisseurs et l’asymétrie des verres. En effet, l’isolation acoustique de tout vitrage repose sur certains principes. Avec une masse maximale, le verre phonique est plus épais afin de rendre plus difficile la pénétration des ondes sonores. Avec une asymétrie maximale, le double vitrage est constitué de vitres d’épaisseurs différentes et le vide qui sépare les deux feuilles de verre est rempli d’un mélange de plusieurs gaz dont les molécules sont plus ou moins grosses. L’asymétrie qui en résulte étouffe les ondes sonores et renforce l’isolation. Techniquement, la transmission des sons par le vitrage dépend de la masse et de la rigidité des composants et dans le cas particulier des vitrages isolants de la résonnance « masse-air-masse » du complexe. Ainsi, les composants du vitrage isolant doivent être d’épaisseurs différentes dont l’un très épais, un verre de 4 mm associé à un verre de 10 mm par exemple.

 

Dans certains cas, du verre feuilleté est ajouté. En effet, les verres feuilletés de sécurité se comportent un peu mieux que les verres monolithiques de même épaisseur totale. Une autre alternative consiste à utiliser des vitrages feuilletés acoustiques dont la résine spéciale d’assemblage a des propriétés d’amortissement excellentes.

 

Mais, aujourd’hui, avec la mise au point du feuilleté spécifique par les verriers, les produits acoustiques ont réalisé de très grands progrès. Ils sont composés d’un verre simple et d’un vitrage feuilleté particulier composé de deux feuilles de verre assemblées entre elles à l’aide d’intercalaires en plastique (PVB). Ce vitrage isolant apporte également la protection des biens et des personnes. En moyenne, le gain est de 1 à 3 dB pour des compositions verrières similaires et surtout d’assurer une homogénéité de performance pour toutes les fréquences. « On considère aujourd’hui qu’un bon vitrage feuilleté acoustique permet de gagner jusqu’à 3 dB par rapport à un vitrage monolithique équivalent en masse surfacique », indique le CSTB. Et lorsque la puissance sonore est diminuée de 3 dB, le bruit est, lui, réduit de moitié !

 

La donnée qui détermine les caractéristiques d´isolation phonique, est désignée par l’indice R, exprimée en dB. « Il sert à mesurer les performances acoustiques du verre. Le vitrage protège d’autant mieux du bruit que son indice est élevé. Il atteint, pour la gamme Thermobel Phonibel, environ 50 dB », explique le fabricant AGC. Afin de faciliter la prescription, une certification des performances acoustiques des doubles vitrages a été mise en place par le CEKAL, organisme certificateur des vitrages isolants.

 

Six classes de performances ont été identifiés : AR I jusqu’à VI.

mdiathque_martigues_1.jpgLe vitrage n’est pas seul dans la construction mais incorporé dans un châssis. Le vitrage et le châssis constituent ensemble l’élément qui détermine l’isolation acoustique de toute la fenêtre et dans certains cas de la façade. En effet, le scellement du dormant, ainsi que l´étanchéité des joints et tous les éléments de construction (profilés…) qui s’appliquent au remplissage des baies, jouent un rôle majeur. Ainsi, les verriers recommandent d’harmoniser le type de vitrage avec le châssis et le système d’étanchéité. Les vitrages à hautes performances acoustiques doivent être montés dans des châssis adéquats. Cependant, la performance acoustique n’est pas influencée par le sens de pose du vitrage. L´index d´insonorité (R) pour un double vitrage isolant standard, atteint une valeur de 32dB. Par contre, dans les endroits bruyants, (à proximité immédiate d’un aéroport, de carrefours importants, d’une voie express…), cette valeur est insuffisante et il est donc nécessaire d’y remédier. Le double vitrage isolant avec un coefficient R 42dB et 40dB, propose donc une solution intéressante même pour ces zones difficiles et chargées en bruits.

 

Isolant thermique

Une des autres performances affichée par le verre est, aujourd’hui, son grand pouvoir isolant.
Une des plus importantes évolutions de ces dernières années est l’apparition des glaces à couches faiblement émissives. Ainsi, ces vitrages à isolation thermique renforcée permettent d’améliorer le confort de l’habitat en hiver et de réaliser des économies de chauffage. Comment ? En hiver, le double vitrage à isolation thermique renforcée conserve la chaleur à l’intérieur de l’habitation : il isole du froid. Elles comportent sur une de leur face une couche dite « faiblement émissive ». Celle-ci limite les échanges radiatifs dans le domaine du rayonnement infrarouge de grande longueur d’onde et en conséquence améliore l’isolation thermique. Bouclier thermique invisible, cette couche peu émissive retient la chaleur à l’intérieur et laisse pénétrer les rayons du soleil. Les couches faiblement émissives, généralement de teinte neutre et très transparentes, sont placées en regard de la lame d’air ou de gaz à l’intérieur du vitrage isolant (face 2 ou 3).

 

quantum-glass_ledinglass_vip-lounge-skybox_psv-stadium_cl-boegly_07.jpgEn isolation thermique, l’autre innovation est le contrôle solaire. Pour éviter les surchauffes de l’air ambiant d’une façade largement vitrée et ensoleillée, ces produits verriers ne laissent passer qu’une faible quantité du rayonnement énergétique solaire permettant l’éclairage en limitant la surchauffe. Les couches réfléchissantes sont placées en face 1 de préférence. Ainsi, sont proposés des vitrages à isolation thermique renforcée et aussi de contrôle solaire. Ils permettent d’améliorer le confort en hiver, d’éviter les surchauffes en été et de réaliser des économies de chauffage et de climatisation. Comment ? Une mince couche transparente a été déposée sur un des deux verres du double vitrage. Cette couche lui assure deux propriétés. En hiver, le double vitrage à Isolation Thermique Renforcée conserve la chaleur à l’intérieur de l’habitation : il isole du froid extérieur et laisse pénétrer les rayons lumineux du soleil. En été, ce même vitrage apporte le « contrôle solaire » : il réduit la chaleur entrante du soleil tout en laissant passer la lumière. La performance de contrôle solaire, mesurée par le facteur solaire du vitrage, varie en fonction de la quantité de chaleur absorbée par le verre et de la quantité de chaleur réfléchie.

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Crédit photo : AGC Flat Glass

 

Et pour connaître la performance thermique des vitrages, c’est le coefficient Ug qui l’indique. En effet, Les transferts thermiques à travers une paroi par conduction, convection et rayonnement s’expriment par le coefficient U. Aussi, pour améliorer le coefficient Ug, il faut diminuer les transferts thermiques par conduction, convection et rayonnement.

 

Performant en sécurité

La performance des verres s’est aussi améliorée en sécurité. Réglementation oblige. Les produits verriers concourant à la sécurité des personnes sont ceux qui s’opposent à la chute de ces personnes et ceux qui ne provoquent pas de blessures graves en cas de bris.  Deux types de vitrages existent pour protéger les personnes contre les risques de blessures.

 

Le choix se fait en fonction de l’utilisation recherchée. Le vitrage de sécurité trempé a subi un traitement thermique pour augmenter sa résistance. Globalement, il est 5 fois plus résistant qu’un verre ordinaire. A titre d’exemple, un verre trempé de 8 mm résiste à la chute d’une bille d’acier de 500 g tombant d’une hauteur de 2 m. En cas de bris, il se fragmente finement en petits morceaux. Le verre de sécurité feuilleté est composé de deux feuilles de verre, assemblées entre elles grâce à un ou plusieurs films. En cas de choc ou d’impact, ces films maintiennent le vitrage en place : le verre se casse en morceaux mais ils restent collés aux films. Ils relèvent respectivement, pour les deux premiers, de la norme EN 12150 « Verre dans la construction – Verre de sécurité trempé thermiquement », et pour les deux derniers, de la norme EN 12543-2 « Verre dans la construction – Verre feuilleté et verre feuilleté de sécurité – Partie 2 : Verre feuilleté de sécurité ». Sous certaines conditions, le verre armé peut également assurer cette fonction.

 

Et pour se protéger vis à vis des actes d’effraction, de vandalisme, d’explosion et de tirs de balles, des produits feuilletés spéciaux sont utilisés. Le verre feuilleté est composé de deux ou plusieurs feuilles de verre assemblées entre elles par plusieurs films plastiques transparents.  En cas de bris, le vitrage reste en place, les morceaux de verre restent collés aux films. Si des risques de rupture par contraintes thermiques (casses thermiques) sont à craindre, les produits trempés ou durcis sont privilégiés. Certains de ces produits trempés ou feuilletés peuvent être revêtus de couches faiblement émissives. Pour la protection contre le vandalisme et l’effraction, la norme EN 356 définit la performance des vitrages. Elle donne des niveaux de réponses graduels à ces agressions. Pour la protection contre le tir au fusil ou à l’arme de poing, c’est la norme EN 1063 d’établir 7 classes pour couvrir les exigences de protection correspondantes.

 

En outre, les verres pour le bâtiment doivent afficher dans certaines situations des qualités de protection contre l’incendie. Certains vitrages isolants de protection au feu sont assemblés à l’aide de deux ou plusieurs intercalaires intumescents qui fusionnent en cas d’incendie. Des vitrages pare-flamme trempés sont aussi utilisés. Et les verres armés offrent une résistance au feu de base (admise ou non selon le pays).

 

Les vitrages anti-feu sont classés en fonction de leur niveau de performance (durée de résistance au feu et type d’isolation). Ils répondent à trois critères principaux pendant une durée minimum (30, 60, 90 ou 120 minutes) : critère de Résistance ou de stabilité (R), critère d’Etanchéité aux flammes et aux gaz chauds (E), critère d’Isolation thermique pendant l’incendie (I).

Suite à des tests, des classements sont attribués associant la satisfaction à ces différents critères à des durées forfaitaires minimales. Par exemple, pour un élément porteur et étanche pendant 30 minutes : RE 30, ou étanche et isolant pendant 60 minutes : EI 60.

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Légende : La Médiathèque de Martigues, équipée de verres anti-feu de Pilkington

Crédit photo : Pilkington

 

 

Encadrés

 

Un projet plein de performances verrières

verre_isolant_agc.jpgQuantum Glass est un projet ambitieux qui rassemble les six premières technologies verrières pour répondre à des problématiques d’aménagement intérieur, de gestion des sources de lumière et de chaleur, de protection, de communication. Il s’appuie sur le savoir faire du groupe Saint-Gobain. Côté performance, il propose six produits à technologies différentes :

– un panneau de verre à motifs, de taille standard ou sur-mesure, qui s’embrasent d’une lumière pure, directe et sensuelle ;

– un verre transparent qui se teinte du bleu clair au bleu foncé en fonction de l’ensoleillement, de la saison ou de l’atmosphère intérieure recherchée pour favoriser une régulation interactive du confort des lieux, une réduction de la consommation énergétique, la suppression des stores et rideaux ; afin de préserver l’intégrité du projet architectural ;

– un verre chauffant par rayonnement pour panneaux standards clairs, sérigraphiés ou miroirs permettant de libérer l’espace intérieur ;

– un vitrage isolant incorporant un système de chauffage rayonnant ; une solution moderne et rentable d’empêcher la condensation, d’apporter chaleur et luminosité aux espaces intérieurs ou de faire fondre instantanément la neige des toitures en verre ;

– des panneaux et dalles de verre qui, en s’illuminant des séquences chromatiques dynamiques, engendrent une expérience interactive personnalisée ;

– des écrans de verre clair stratifié qui deviennent translucides tout en conservant leur transmission lumineuse ; un moyen original de structurer l’espace et de communiquer par projection d’images, tout cela via un simple interrupteur.

Visuel : quantum glass

Légende : Quelques aspects du Quantum Glass de Saint-Gobain Glass

Crédit photo : Saint-Gobain Glass

 

 

Des verres aux performances intelligentes

Certains verres sont capables de s’adapter à leur environnement, et ceux qui, plus modestement, sont capables de changer de propriétés, selon la volonté de l’utilisateur. Avec les vitrages à cristaux liquides, il est possible d’échapper instantanément aux regards indiscrets. Grâce à l’électrochromisme, les volets ne sont plus nécessaires pour plonger une pièce dans le noir : un bouton permet à la fenêtre de s’obscurcir. Et la nuit tombée, certains verres peuvent produire de la lumière, si la fenêtre est équipée de polymères électroluminescents. Enfin, les matériaux auto-nettoyants, permettent de conserver constamment propres les toits, les façades et les vitrages des bâtiments, sans avoir à fournir d’effort, ni à utiliser de produits de nettoyage.

 

Une performance à triple fonction

Robin Sun est un double vitrage à isolation renforcée, avec capteurs solaires thermiques semi-transparents intégrés. Ses 40 mm d’épaisseur s’intègrent comme un vitrage classique dans des châssis fixes verticaux. En hiver, il isole du froid. En été, il évite la surchauffe en limitant les rayons pénétrant dans le bâtiment et génère une production d’eau chaude sanitaire.

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