Vitrage solaire : produire de l’énergie grâce à vos fenêtres

Le soleil apporte de l’énergie indispensable à tout être vivant sous deux formes : la lumière et la chaleur. Dans les bâtiments, les vitrages sont les points d’échange avec l’extérieur de ces deux formes d’énergie et constituent des points névralgiques de contrôle de cette énergie, qu’il s’agisse de la capter ou au contraire s’en protéger. L’industrie du vitrage propose un grand nombre de solutions innovantes pour réguler au mieux ces échanges et trouver les meilleurs compromis. Essayons d’éclairer le sujet !

Rédigé par Bernard Pierré, le 21 Dec 2020, à 13 h 06 min
Vitrage solaire : produire de l’énergie grâce à vos fenêtres
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Qu’il s’agisse d’une villa de rêve avec vue sur la mer ou de la tour de bureaux d’une compagnie high tech, un salon ou un bureau lumineux avec de larges baies vitrées évoquent confort luxueux ou la modernité. Mais ces ouvertures généreuses ne sont pas sans inconvénients car elles constituent des points sensibles de l’enveloppe thermique des bâtiments. Au niveau des vitrages s’échangent d’important flux d’énergie thermique et lumineuse.
Entre apports bénéfiques et pertes indésirables, le compromis n’est pas simple à trouver. Les caractéristiques d’un vitrage idéal pourraient donc se résumer ainsi :

Hiver Été
Lumière Optimiser les apports de lumière Éviter l’éblouissement
Chaleur Limiter les déperditions de chauffage.Bénéficier des apports de chaleur solaire

Éviter l’inconfort des parois froides
Se protéger des apports de chaleurÉviter les surchauffes et l’accumulation de chaleur

Limiter les consommations de climatisation (le cas échéant)

Les échanges de chaleur sont d’autant plus importants que l’écart de température entre intérieur et extérieur est élevé.
La lumière nous relie avec l’environnement extérieur et l’optimum de confort n’est pas nécessairement une lumière égale en permanence. Par contre, l’éblouissement, les ombrages gênants, les changements de luminosité trop brusques doivent être si possible évités.

Vitre solaire : intégrer des panneaux solaires à vos fenêtres

Un vitrage est avant tout fait pour laisser passer la lumière naturelle. Quelle que soit sa performance, son pouvoir isolant par rapport à l’extérieur sera toujours moindre que celui d’un mur.
La partie visible du spectre représente environ 50 % de l’énergie du rayonnement solaire. Les rayons ultra-violets (UV) et majoritairement les infra-rouges (IR) transportent les 50 % restants. Les UV les plus énergétiques sont ceux qui provoquent les fameux « coup de soleil », les infra-rouges correspondent à la chaleur rayonnée par un poêle ou un radiateur par exemple.

Lire aussi : Capter l’énergie solaire, bien-sûr, mais comment ? Panneau ou capteur solaire, faisons le point !

Un vitrage dit «solaire » va donc chercher :

  • à contrôler les échanges thermiques en filtrant principalement les IR et UV et en préservant au maximum l’apport de lumière visible.
  • à moduler les apports de lumière en filtrant les longueurs d’onde visibles.

Le facteur solaire (g), à ne pas confondre avec le pouvoir isolant, est la capacité d’un vitrage à transmettre le rayonnement solaire : g=1 laisse passer la totalité du rayonnement, g=0 est totalement opaque et isolant.

En pratique, comment ça marche ?

Quel type de contrôle permettent les simple, double ou triple vitrages classiques ?
Un simple vitrage classique se laisse traverser par environ 80 % du spectre visible et 85 % des IR dans les 2 sens et filtre une bonne partie des UV.
Un double vitrage classique possède une lame d’air ou de gaz inerte isolante et généralement une très fine pellicule de métaux nobles sur la face interne du vitrage intérieur et permet de :

  • laisser entrer la lumière et les IR « ondes courtes » et donc de bénéficier de la plus grande partie des apports de chaleur solaire.
  • Empêcher le passage des IR « ondes longues » et ainsi de ne pas laisser s’échapper les rayonnement des systèmes de chauffage classiques (radiateur, poêle)
  • Limiter les pertes de chaleur par conduction grâce à la lame d’isolant

Un triple vitrage renforce les caractéristiques isolantes d’un double vitrage mais va également être moins perméable aux apports solaires.

Vitrage solaire ou à contrôle solaire

L’objectif est sensiblement différent puisqu’il s’agit cette fois de « contrôler » les apports entrants de luminosité et de chaleur solaire.
Le plus simple se présente généralement comme un double vitrage mais cette fois c’est la face interne du vitrage extérieur qui est recouverte d’une pellicule de métaux nobles plus épaisse que pour le double vitrage classique. 80 % des IR solaires sont ainsi bloqués par réflexion avant de traverser le 2ème vitrage.
Le pouvoir isolant dû à la lame d’air est par ailleurs sensiblement identique à celle du double vitrage classique.

Ce type de vitrage est essentiellement utile dans le cas de façades sud ou ouest fortement vitrées et ne disposant pas d’ombrages naturels ou de brises soleil. Mais les apports solaires hivernaux sont par contre limités.

Contrôle solaire : n’oublions pas les solutions « nature »

L’industrie du vitrage est très innovante. À l’heure d’un inéluctable besoin d’adaptation aux chaleurs estivales, elle propose des solutions très intéressantes notamment pour contrôler les surchauffes. Certaines conceptions architecturales ont laissé en héritage de bâtiments où l’effet de serre dû aux surfaces vitrées devient incontrôlable.
Le remplacement dans les bâtiments existants d’un vitrage classique par un vitrage technique permet donc d’améliorer le confort et parfois de faire des économies substantielles, par exemple en évitant le recours à la climatisation.

N’oublions pas cependant que d’autres solutions sont à envisager. Notamment la conception bioclimatique intégrant l’étude des orientations, des ouvertures, le choix des matériaux, les brise soleil fixes ou orientables. La végétalisation intelligente des espaces (arbres à feuilles caduques, haies, pergolas, murs végétalisés, etc.) régule à merveille et à moindre frais chaleur, hygrométrie et lumière en fonction de la saison tout en apportant un environnement plus vivant et plus apaisant.

Lire page suivante : Innovations dans le vitrage, essayons d’y voir clair !

Illustration bannière : Le vitrage solaire, utile pour les grandes surfaces vitrées © Grand Warszawski
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Ingénieur énergéticien de formation, Bernard choisit de réorienter son parcours vers le conseil en développement durable en 2010, après 25 ans dans le...

3 commentaires Donnez votre avis
  1. Bonjour,Je me pose la question autrement:
    Peut-on utiliser les fenêtres triple vitrage pour faire tout simplement un panneau solaire thermique (de l’air ou du vide entre les 1ère et 2ième vitres et le liquide caloporteur ou de l’eau entre les 2ème et 3ième vitres), ainsi on profiterait de l’effet de serre.
    Bien sur tout ça mis sur une toiture, ou à la rigueur à la place d’une fenêtre de toit inamovible, ce qui évidemment ne répond pas tout à fait aux mêmes problèmes. Mais en l’occurrence, ici il s’agit de récupérer de l’énergie tout en laissant passer de la lumière 🙂

    Phoe Ingénieur

  2. C’est difficile à croire qu’on a déjà développé la technologie pour capturer l’énergie solaire sans les grands panneaux. C’est ingénieux, vraiment. Certes, les vitres solaires ne seront probablement pas encore disponibles pour le public général à un prix très raisonnable, mais j’ai hâte de voir comment ils peuvent changer la vitrerie autour du monde. Je soutiens chaque idée qui peut nous aider à économiser plus d’énergie.
    Daelin

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