Caractérisation d'un vitrage

La lumière qui rencontre un vitrage est transmise, absorbée et réfléchie, selon des proportions qui dépendent en grande partie du type de vitrage. Le choix du vitrage influence non seulement la lumière transmise mais aussi les gains solaires et les pertes de chaleur au travers de la fenêtre. La transmission lumineuse et énergétique d'un vitrage peut être caractérisée par trois paramètres :

• son coefficient de conductivité thermique k (aussi appelé U),

• son facteur solaire (FS ou g),

• son coefficient de transmission lumineuse (Tl).

Le coefficient de conductivité thermique

Quand il existe une différence de température entre l'intérieur et l'extérieur, de la chaleur est gagnée ou perdue au travers du vitrage et du châssis. La capacité de la fenêtre à résister à ce transfert de chaleur dépend de son coefficient de conductivité thermique. Le facteur k d'une fenêtre exprime la quantité de chaleur traversant celle-ci en régime permanent, par unité de temps, pour 1 mètre carré de surface et pour 1°C de différence de température entre l'intérieur et l'extérieur.
En plus des propriétés thermiques propres aux matériaux, le facteur k dépend des conditions climatiques comme par exemple le vent. Si la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur est plus importante que 1°C, on peut également observer une différence de facteur k par rapport aux valeurs mesurées en conditions standard ou calculées. La position du vitrage (vertical ou penché) peut aussi affecter son facteur k. Des conditions standards ont été déterminées afin de permettre de comparer les mesures réalisées dans les différents laboratoires.

Le coefficient k d'une fenêtre dépend du coefficient k du vitrage lui-même, des effets de bord qui apparaissent surtout dans le cas d'un double ou d'un triple vitrage et du coefficient k du châssis.

Le facteur k d'un vitrage dépend principalement du nombre de couches de verre, de la dimension de(s) l'espace(s) séparant ces couches de verres, du type de gaz qui remplit ces espaces et de la présence d'éventuelles couches déposées sur le verre.
En général, quand on parle du coefficient k d'un vitrage, on se réfère au coefficient k mesuré ou calculé au centre de celui-ci.

Le calcul du coefficient k d'une fenêtre suppose que les flux de chaleur soient perpendiculaires au plan de celle-ci. Cependant, les fenêtres sont des assemblages complexes tridimensionnels hétérogènes. Par exemple, les pièces intercalaires placées au bord du vitrage sont moins isolantes que le centre du vitrage en lui-même. Cela cause des échanges de chaleur plus importants au périmètre du vitrage. L'impact relatif de cet effet de bord devient plus important lorsque le vitrage est plus isolant.
Les châssis peuvent également être des pièces complexes dans lesquelles la conduction et la convection interagissent. De plus, les châssis présentent rarement la même coupe tout au long du périmètre du vitrage. De ce fait, il peut être très compliqué de déterminer précisément le facteur k d'un châssis. Cette valeur sera donc soit mesurée en laboratoire, soit calculée par ordinateur.

Le facteur solaire d'un vitrage

Le second facteur caractérisant les performances solaires d'une fenêtre est sa capacité à contrôler le passage du rayonnement solaire au travers du vitrage. Il s'agit du facteur solaire du vitrage.
Quand un rayonnement solaire frappe un vitrage, une partie de celui-ci est réfléchie, une partie est transmise directement au travers du vitrage et une partie est absorbée par le vitrage. La partie absorbée par le vitrage est ensuite partagée en une partie qui est réémise par le vitrage vers l'intérieur et une partie réémise vers l'extérieur. Le facteur solaire du vitrage est défini par la fraction du rayonnement solaire qui rentre à l'intérieur du bâtiment au travers de la fenêtre sur le rayonnement incident.

Le coefficient de transmission lumineuse

Par analogie aux facteurs énergétiques, les facteurs lumineux sont définis en tenant compte uniquement de la partie visible du spectre solaire (de 380 nm à 780 nm).

Le facteur de transmission lumineuse d'un vitrage est la fraction de lumière incidente qui traverse le vitrage. Le coefficient de transmission lumineuse d'un vitrage est influencé par le type de vitrage, le nombre de couches de verre et le type de revêtement qui pourrait être appliqué sur le verre.

Le coefficient de réflexion lumineuse

Le coefficient de réflexion lumineuse d'un vitrage est la fraction de lumière incidente qui est réfléchie par le vitrage.

Propriétés des vitrages par rapport au transfert d'énergie

Le rayonnement solaire qui traverse un vitrage est en partie transmis, en partie réfléchi et en partie absorbé. Ce sont ces trois composantes qui déterminent la plupart des caractéristiques de performance énergétique d'un vitrage. La manipulation des proportions d'énergie transmise, réfléchie et absorbée pour différentes longueurs d'onde du rayonnement solaire sont à la source de beaucoup d'innovations récentes en ce qui concerne les performances énergétiques des vitrages.
Il existe plusieurs types de vitrages se différenciant par leur transparence par rapport à des différentes parties du spectre.
La plupart des verres sont partiellement transparents aux ultraviolets. Le verre est opaque aux rayonnements infrarouges à grandes longueurs d'onde mais généralement transparent aux infrarouges à courte longueur d'onde. Les quatre propriétés de base des vitrages qui affectent les transferts d'énergie radiante sont : la transmissivité, la réflectivité, l'absorption et l'émissivité.

La transmissivité

La transmissivité se rapporte au pourcentage de rayonnement qui peut traverser un vitrage. La transmissivité peut être définie pour différents types de lumière ou d'énergie, par exemple, on parle de transmissivité dans le domaine du visible, par rapport aux ultraviolets ou par rapport au spectre solaire total. Chacun de ces termes décrivent une caractéristique différente du vitrage.
La transmissivité dans le domaine du visible décrit la possibilité du vitrage à fournir de l'éclairage naturel et à permettre la vue au travers de la fenêtre. Par exemple, un vitrage teinté aura une transmissivité ou un coefficient de transmission lumineuse plus faible qu'un vitrage clair. Plus de la moitié de l'énergie solaire est invisible à l'œil et nous atteint soit sous forme de rayons ultraviolets (UV) ou, majoritairement, sous forme d'infrarouges proches (voir Figure ci-dessous). En conséquence, la transmissivité par rapport à l'entièreté du spectre solaire décrit comment le vitrage répond à une part plus large du spectre et est plus intéressant pour caractériser la quantité d'énergie solaire transmise par un vitrage.

1. Transmission idéale correspondant à un vitrage sélectif conçu pour minimiser les gains solaires: La portion visible du spectre est transmise au travers du vitrage alors que le rayonnement solaire infrarouge à courte longueur d'onde est réfléchi.

2. Transmission idéale correspondant à un vitrage à basse émissivité conçu pour favoriser des apports solaires importants : la partie visible du spectre et le rayonnement infrarouge de courte longueur d'onde sont transmis alors que le rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde est réfléchi vers l'intérieur.

Les rayons ultraviolets font déteindre les meubles, les tentures, etc. Un vitrage bloquant le passage des rayons ultraviolets est donc considéré comme intéressant. La plupart des vitrages sont transparents aux ultraviolets, ce qui n'est pas le cas de plastiques. Il faut aussi savoir que la lumière visible fait également déteindre les tissus. Eliminer le passage de ultraviolets au travers du vitrage ne résoudra donc pas complètement ce problème. Grâce aux progrès réalisés actuellement, les producteurs de vitrages peuvent contrôler le comportement de ceux-ci selon les différentes parties du spectre. On peut soit altérer les propriétés de base du matériau de substrat (verre ou plastique) ou soit ajouter un revêtement (ou couche) sur la surface même des substrats. Par exemple, une fenêtre optimisée pour l'éclairage naturel et la réduction des gains de chaleur devrait transmettre la quantité adéquate de lumière dans la portion visible du spectre, tout en excluant les gains de chaleur superflus provenant des infrarouges à courte longueur d'onde (voir Figure ci-dessus). D'une autre manière, une fenêtre optimisée pour capter un maximum de gains solaires en hiver devrait transmettre le maximum de lumière et de rayons infrarouges de courte longueur d'onde tout en bloquant les transferts de chaleurs dans les infrarouges de grande longueur d'onde, qui sont des facteurs importants de perte de chaleur.
Ce sont les stratégies appliquées lors de la conception de couches sélectives à basse émissivité.

La réflectivité

Il y aura toujours une partie du rayonnement solaire qui sera réfléchie à la surface du vitrage.
La réflectivité naturelle d'un vitrage dépend de la qualité de la surface du verre, de la présence de couche et de l'angle d'incidence de la lumière. Plus l'angle sous lequel la lumière atteint le vitrage (par rapport à la normale au vitrage) est important, plus la quantité de lumière réfléchie sera importante. Même un vitrage clair réfléchit 50 % ou plus de lumière quand l'angle d'incidence est supérieur à 70°.

Le coefficient de réflexion d'un vitrage peut être augmenté en appliquant différentes couches métalliques sur sa surface. La plupart des couches réfléchissent l'entièreté du spectre. Cependant, durant ces vingt dernières années, les chercheurs ont développé de nouvelles couches qui peuvent être appliquées sur le verre ou le plastique et réfléchir seulement une partie du spectre. Des couches ayant des coefficients de réflexion variables selon qu'ils s'agissent de rayonnements infrarouges à grande ou courte longueur d'onde permettent de créer des vitrages spécialement adaptés aux climats froids ou aux climats chauds.

L'absorption

L'énergie qui n'est ni transmise au travers du vitrage ni réfléchie par sa surface, est absorbée. Une fois que le verre a absorbé l'énergie, celle-ci est transformée en chaleur, et augmente la température du verre.
Un vitrage de 3 mm d'épaisseur n'absorbe que 4% du rayonnement incident. Le coefficient d'absorption d'un verre peut être augmenté en ajoutant au verre un produit chimique qui absorbe l'énergie solaire. Si il absorbe de la lumière visible, le verre apparaîtra foncé. Par contre, si il absorbe les rayonnements ultraviolets ou les infrarouges à courte longueur d'onde, il n'y aura pas ou peu de modifications dans l'apparence visuelle du vitrage. Tous les vitrages et la plupart des plastiques ont un grand coefficient d'absorption par rapport aux infrarouges de grande longueur d'onde. C'est cette propriété qui est à la base de l'effet de serre.

L'émissivité

Quand de la chaleur ou de l'énergie solaire est absorbée par un vitrage, elle est réémise par le vitrage, soit par convection d'air le long de sa surface, soit par radiation de la surface du vitrage vers les autres surfaces.
La capacité d'un matériau à émettre de la chaleur de manière radiative est appelée son émissivité. Les fenêtres, ainsi que les matériaux que l'on trouve habituellement à l'intérieur d'un bâtiment, émettent typiquement des radiations sous forme d'infrarouges de grande longueur d'onde. Cette émission de chaleur radiante représente un des plus importants modes de transfert de chaleur pour une fenêtre. Par conséquence, la réduction de la chaleur émise par les fenêtres sous forme de radiation peut améliorer fortement ses propriétés isolantes.
Les vitrages standard ont une émissivité de 0.84 sur l'entièreté du spectre. Cela signifie qu'ils émettent 84 % de l'énergie possible pour un objet à cette température. Cela signifie également qu'en ce qui concerne les rayonnements à grande longueur d'onde qui frappent la surface du verre, 84 % est absorbé et seul 16 % est réfléchi. Par comparaison, les couches basse-émissivité ont un coefficient d'émissivité de 0.04. Les vitrages sur lesquels on a déposé de telles couches émettront seulement 4 % de l'énergie possible à cette température et réfléchiront 96 % du rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde. Les vitrages possédant une couche à basse émissivité sont également appelés vitrages Low-E.

Les vitrages à haute efficacité énergétique

Il existe trois approches fondamentales permettant d'améliorer les performances énergétiques des vitrages.

1. Modifier le verre en lui-même en changeant sa composition chimique ou ses caractéristiques physiques. Il s'agit par exemple du verre teinté.
2. Appliquer une couche à la surface du vitrage. Des couches réfléchissantes ou des films ont été développés afin de réduire les gains solaires et l'éblouissement, et plus récemment, des couches à basse émissivité ou sélectives spectralement ont été développées afin de répondre aux conditions spécifiques des climats froids ou chauds.
3. Assembler plusieurs vitrages et contrôler les propriétés de ou des espaces contenus entre ces vitrage.

Les vitrages teintés

Ces vitrages sont disponibles dans un grand nombre de teintes. La teinte absorbe une partie de la lumière et du rayonnement solaire. L'utilisation d'un vitrage teinté change l'apparence de la fenêtre et peut augmenter l'intimité dans un bâtiment.
Au départ, l'usage de vitrages teintés avait surtout pour but de réduire les problèmes d'éblouissement dus à un éclairage naturel trop intense ou de limiter les gains solaires au travers du vitrage. Les vitrages teintés gardent leur transparence depuis l'intérieur. Les couleurs les plus communes sont le gris neutre, le bronze, et le bleu-vert, qui n'affectent pas trop les couleurs perçues au travers de ceux-ci et tendent à s'accorder avec les autres couleurs couramment utilisées en architecture. Cependant, d'autres couleurs plus spéciales sont également disponibles.
On teinte le verre en ajoutant des additifs chimiques dans celui-ci. Sa couleur change en fonction de l'épaisseur du verre et des couches appliquées après sa fabrication. Tout changement de couleur affecte le coefficient de transmission du verre, son facteur solaire, son coefficient de réflexion et d'autres propriétés.
Les vitrages teintés sont spécialement étudiés pour maximiser leur absorption pour tout ou une partie du spectre. Toute l'énergie solaire absorbée est initialement transformée en chaleur dans le vitrage, augmentant ainsi sa température. Selon les conditions climatiques, jusqu'à 50 % de la chaleur absorbée par un simple verre teinté peut être transféré par rayonnement et convection vers l'intérieur. La réduction du facteur solaire du vitrage peut donc être faible, en comparaison avec d'autres types de vitrages. Les vitrages teintés fournissent un contrôle solaire plus efficace quand ils sont placés à l'extérieur, dans un double vitrage.
Il existe deux catégories de vitrage teinté : le vitrage teinté traditionnel qui diminue la lumière aussi bien que les gains solaires et le vitrage sélectif, qui réduit les gains solaires mais permet à plus de lumière de pénétrer à l'intérieur que le vitrage teinté traditionnel.
Les vitrages teintés traditionnels réduisent fortement la lumière disponible dans le bâtiment : bien souvent, l'architecte doit réaliser un compromis entre une diminution du facteur solaire et une réduction du coefficient de transmission lumineuse. Devant ce problème, les fabricants de vitrages ont développés un nouveau produit : le vitrage teinté sélectif spectralement. Ils transmettent de manière préférentielle la partie visible du spectre solaire mais absorbent les infrarouges à courte longueur d'onde. Ces vitrages sont réalisés au moyen d'additifs chimiques introduits dans le processus de float.

Ces vitrages, qui sont de couleur bleue claire ou verte, ont un coefficient de transmission lumineuse plus élevé que les vitrages teintés traditionnel de couleur bronze ou grise mais un facteur solaire moins élevé que ces derniers.

Les vitrages teintés sélectifs peuvent également être équipés de couches à basse émissivité afin d'améliorer encore leur performance.
Les vitrages teintés peuvent apporter un gain d'intimité en limitant la vue depuis l'extérieur durant la journée mais cet effet sera inversé durant la nuit, rendant la vue de l'intérieur vers l'extérieur plus difficile.

Les couches réfléchissantes

Les vitrages teintés permettent de diminuer le facteur solaire mais en conséquence, le coefficient de transmission lumineuse descend très fort. Les vitrages teintés ne permettent pas non plus de descendre le facteur solaire en dessous d'une certaine limite.
Si on désire un facteur solaire plus faible que cette limite, on peut appliquer une couche réfléchissante sur le vitrage, ce qui augmentera le coefficient de réflexion de celui-ci.
En général, ces couches consistent en de très fines couches métalliques qui existent en différentes couleurs (argent, or et bronze) et qui peuvent être appliquées sur un vitrage clair ou teinté. Le facteur solaire du vitrage peut être diminué un peu ou très fort, en fonction de l'épaisseur et du coefficient de réflexion de la couche et de sa position dans la fenêtre.
Lorsqu'on décide d'utiliser un vitrage réfléchissant il faut être conscient du fait que la lumière réagira sur celui-ci comme sur un miroir et qu'il pourrait résulter des problèmes d'éblouissement qui pourraient gêner les piétons ou les automobilistes ou encore les personnes présentes dans les bâtiments voisins. De plus, il est important de rappeler qu'un vitrage réfléchissant joue le rôle d'un miroir, pour la face qui est exposée à la lumière. Il produira donc un effet de miroir depuis l'extérieur durant la journée mais ce rôle de miroir sera inversé et apparaîtra depuis l'intérieur du bâtiment durant la nuit, rendant difficile la vision vers l'extérieur.

Mise en œuvre des vitrages teintés ou des couches réfléchissantes dans un double vitrage

Les couches réfléchissantes ainsi que les vitrages teintés contribuent tous deux à réduire les gains solaires. Cependant, seules certaines des couches contribuent à réduire les pertes thermiques en hiver alors que les vitrages teintés n'affectent pas du tout le coefficient k du vitrage. Il est possible d'appliquer une couche réfléchissante sur chacune des 4 surfaces d'un double vitrage bien que celle-ci soit généralement localisée sur la surface extérieure ou sur la surface faisant face à la couche d'air. La position de la couche dépend aussi de son procédé de fabrication. Certaines de celles-ci doivent être appliquées à l'intérieur du double vitrage car elles ne résistent pas à l'exposition aux éléments extérieurs ou aux traces de doigts. Les couches réalisées par le procédé de pyrolyse sont extrêmement résistantes et peuvent être placées sur n'importe quelle face du vitrage. Chaque position produit un effet visuel différent ainsi qu'un transfert de chaleur distinct. Les couches telles que les couches sélectives spectralement ou à basse émissivité sont généralement beaucoup plus fragiles que les couches pyrolytiques et sont couramment appliquées sur les faces attenantes à l'espace rempli de gaz d'un double vitrage.
Les doubles vitrages peuvent être assemblés en utilisant différents types de vitrages pour le verre intérieur et le verre extérieur. En général, le vitrage intérieur est un vitrage clair classique alors que le vitrage extérieur peut être teinté, réfléchissant ou les deux.

Les couches à basse émissivité et les couches sélectives

Comme nous l'avons déjà dit ci-dessus, le mécanisme principal de transfert de chaleur dans un double ou triple vitrage est le rayonnement thermique d'un verre chaud vers un verre plus froid. Le fait de placer une couche basse émissivité sur une des faces du vitrages attenante à la couche de gaz bloque une certaine partie de ce mode de transfert de chaleur, diminuant ainsi le flux total de chaleur au travers de la fenêtre. L'amélioration du coefficient k provenant de l'addition d'une couche à basse émissivité est grossièrement équivalente à l'amélioration qu'on aurait en ajoutant une couche supplémentaire de verre à la fenêtre.
Le coefficient de réflexion spectral de la couche à basse émissivité peut être manipulé de manière à laisser passer ou à rejeter des parties spécifiques du spectre. C'est l'origine de l'appellation "spectralement sélectif" qui signifie que certaines parties du spectre sont sélectionnées, c'est à dire que le rayonnement ayant une certaine longueur d'onde est réfléchi alors que le rayonnement ayant une autre longueur d'onde est transmis au travers du vitrage.

Transmission de chaleur au travers d'un vitrage conventionnel

Avec un vitrage clair conventionnel, une partie significative du rayonnement solaire traverse la fenêtre et ensuite, la chaleur réémise par les objets se trouvant dans la maison est absorbée par le vitrage qui s'échauffe et réémet à son tour cette chaleur vers l'extérieur par radiation.

Transmission de chaleur au travers d'un vitrage basse-émissivité à haute transmission

Les premiers vitrages à basse émissivité ont été conçus afin de maximiser les gains solaires en hiver. Ils devaient donc avoir un grand facteur solaire et un coefficient de transmission lumineuse important afin de transmettre un maximum de gains solaires à l'intérieur du bâtiment ainsi qu'un coefficient faible coefficient k.
On appelle ces vitrages vitrage à basse émissivité et haute transmission. Ils sont très intéressants pour les climats froids.

Transmission de chaleur au travers d'un vitrage à basse émissivité sélectif

Un vitrage conçu pour minimiser les gains solaires en été mais autoriser un maximum d'éclairage naturel devrait favoriser au maximum la transmission de la partie visible du spectre solaire tout en bloquant toutes les autres portions de celui-ci; les ultraviolets aussi bien que les infrarouges de courte longueur d'onde et les infrarouges de grande longueur d'onde qui pourraient être émis par les objets extérieurs tels que les bâtiments voisins ou le sol. Ces vitrages sont appelés vitrages à basse émissivité sélectifs. Ils permettent donc de limiter les gains solaires en été tout en garantissant une transmission visuelle élevée et un coefficient k faible, ce qui diminue les pertes thermiques en hiver.
On peut obtenir le même effet en combinant un vitrage à basse émissivité et haute transmission (lumineuse et thermique) avec un vitrage teinté sélectif spectralement.

On peut encore placer une couche basse émissivité sur un vitrage teinté foncé et/ou augmenter le coefficient de réflexion de la couche elle-même, créant ainsi un produit ayant les propriétés isolantes d'un vitrage low-E, conjugué à une limitation de l'éblouissement et un rejet des gains solaires. Ce produit est particulièrement adapté aux climats très chauds, profitant de beaucoup d'apports solaires et de lumière.

Position de la couche basse-émissivité

La surface d'un vitrage, dans un double ou un triple vitrage, est référencée par un nombre, commençant par le numéro 1 pour la surface extérieure du vitrage extérieur vers la surface intérieure du vitrage intérieur. La surface intérieure d'un double vitrage porte donc le numéro 4.

La position de la couche basse émissivité dans un double vitrage n'affecte en rien le facteur k de celui-ci. En ce qui concerne les pertes de chaleur, il n'y a absolument aucune différence que la couche basse émissivité soit placée en position 2 ou en position 3.
Par contre, le facteur solaire du vitrage est influencé par la position de la couche.
En effet, en plus de sa capacité à inhiber les transferts d'infrarouges à grande longueur d'onde, une couche basse émissivité absorbe aussi une certaine quantité de l'énergie solaire incidente. Cette énergie absorbée est transformée en chaleur, provoquant ainsi un échauffement du vitrage.

Si la couche basse émissivité est placée en face 2, la chaleur absorbée par le vitrage et réémise sous forme d'infrarouge de grande longueur d'onde, sera principalement réémise vers l'extérieur. Le facteur solaire du vitrage est donc diminué et ce vitrage convient mieux aux climats chauds.

Si la couche basse émissivité est placée en face 3,la majorité de la chaleur absorbée par le vitrage est réémise vers l'intérieur, augmentant ainsi le facteur solaire du vitrage. Ce vitrage est donc plus adapté aux climats froids.

Types de couches

Il existe deux types principaux de couche à basse émissivité : soit les couches réalisées par pulvérisation cathodique soit les couches réalisées par pyrolyse.
La meilleure de chaque type de couche est incolore et invisible. Une couche réalisée par pulvérisation cathodique est en réalité multi-couche (typiquement trois couches primaires avec au moins une couche métallique) et est déposée sur le verre ou le plastique dans une chambre sous vide. L'épaisseur totale d'une couche déposée par ce procédé est de seulement 1/10000 de l'épaisseur d'un cheveux humain. Ces couches contiennent souvent une couche d'argent et doivent être protégées de l'humidité et des contacts. C'est pour cette raison qu'on les qualifie souvent de "couche douce". Les couches réalisées par pulvérisation cathodique ont en général une émissivité plus basse que celle de couches pyrolytiques. Elle varie entre 0.2 et 0.04.
En général, une couche pyrolytique est formée d'un oxyde métallique, le plus communément, il s'agit d'oxyde d'étain plus certains additifs, qui est déposée directement sur la surface du verre, lorsque celui-ci est encore chaud. Le résultat est une couche cuite très dure et résistante, qu'on appelle parfois "couche dure". Une couche pyrolytique peut être dix à vingt fois plus épaisse qu'une couche réalisée par pulvérisation cathodique mais reste cependant extrêmement mince. Les couches pyrolitiques peuvent être exposées à l'air, nettoyées avec des produits de nettoyage classiques et exposées aux conditions climatiques extérieures sans perdre leurs propriétés de basse émissivité. Grâce à leur grande résistance, les couches pyrolytiques sont applicables sur des simples vitrages mais pas sur des plastiques puisqu'elles nécessitent un processus à haute température. Cependant, ces couches sont en général placées à l'intérieur de l'espace interstitiel d'un double vitrage. Bien que leurs propriétés puissent varier grandement, ces couches ont un coefficient d'émissivité variant de 0.4 à 0.15.
Les couches sélectives spectralement sont une version modifiée des couches pulvérisées par cathode. Le nombre de couches et leurs épaisseurs sont modifiés, ce qui a comme conséquence que la couche réfléchit les infrarouges solaires proches aussi bien que les infrarouges à grande longueur d'onde. Les couches pyrolytiques spectralement sélectives n'existent pas encore, bien qu'elles soient en cours de développement. Cependant, en additionnant une couche basse émissivité pyrolytique à un vitrage teinté sélectif, on peut atteindre le même but.

Gaz de remplissage

Une des manières de réduire le coefficient de conductivité thermique d'un double ou triple vitrage est de travailler sur l'espace interstitiel. On peut soit modifier le type de gaz qui remplit cet espace soit modifier son épaisseur. La Figure ci-dessous représente l'évolution du coefficient k d'un double vitrage constitué de deux couches de verre de 4 mm en fonction de l'épaisseur de l'espace interstitiel. Les courbes sont tracées pour un double vitrage ordinaire ( =0.84) et pour un double vitrage possédant une couche à basse émissivité sur la face 2 ( =0.10). Le type de gaz remplissant l'espace interstitiel est soit de l'air, de l'argon ou du krypton. Le calcul du coefficient k est réalisé selon la norme européenne [prEN 673].

On peut voir sur la Figure ci-dessus que le coefficient k diminue lorsque l'épaisseur de la cavité augmente. Il atteint ensuite une valeur minimum pour finalement se stabiliser ou remonter.
Ce minimum est atteint aux alentours de 15 mm pour les espaces remplis d'air ou d'argon et 12 mm pour les espaces remplis de krypton. En fait, remplacer l'air contenu dans cet espace interstitiel par un gaz moins conducteur, plus visqueux et se déplaçant plus lentement minimise la convection entre les parois de verre et le gaz et dans le gaz lui-même. Le transfert de chaleur total entre l'intérieur et l'extérieur du vitrage est ainsi réduit.
Cependant, au-delà d'une certaine épaisseur de l'espace interstitiel, une convection apparaît dans le gaz, augmentant ainsi les échanges de chaleur et par conséquence, le niveau d'isolation du vitrage.
Cette figure nous montre également qu'au niveau de l'isolation du vitrage, il est moins intéressant de modifier le gaz remplissant l'espace interstitiel que d'ajouter une couche à basse émissivité.
En ce qui concerne le type de gaz remplissant l'espace interstitiel, il faut savoir que l'argon est un gaz bon marché, non toxique, non réactif, clair et sans odeur. Le krypton présente de meilleures performances mais est plus cher à produire. Ce gaz est particulièrement intéressant quand l'espace interstitiel doit être restreint. On réalise parfois un compromis entre les performances thermiques et le coût en utilisant un mélange de krypton et d'argon.

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