Rénovation : fenêtres, portes-fenêtres & volets roulants

Les archéologues ont retrouvé des châssis de bronze munis de panneaux de verre de 50 centimètres sur 45 cm et d'une épaisseur de 12 cm dans les ruines de Pompéi détruite en l'an 79 ! Le verre était loin d'être répandu, seules les familles riches pouvaient s'offrir des objets en verre, matériau qui restera extrêmement coûteux durant des siècles. Nombre de bâtisses n'avaient pas de vitres, les occupants en occultaitent l'ouverture par une tenture épaisse, du cuir, du papier huilé ou du mica.

Nombre de copropriétaires remplacent leurs anciennes fenêtres sans respecter l'harmonie de la façade pourtant stipulée dans quasiment tous les règlements de copropriété auxquel les membres du conseil n'y attachent que peu d'importance. C'est à peine s'ils le remarquent, ce d'autant plus que ces détails architecturaux appartiennent à notre quotidien. On voit parfois une fenêtre ouvrant à la française (vantaux vers l'intérieur) à côté d'une fenêtre à l'anglaise (ouvrant vers l'extérieur) jouxtant une fenêtre coulissante aux couleurs discordantes, voire avec un clair de jour (surface vitrée permettant le passage de la lumière) différent, une autre dépourvue des petits bois qui offrent tout le charme d'une fenêtre de caractère, et Monsieur Martin du Conseil syndical qui confond le nombre de fenêtres avec le nombre de vantaux et de s'étonner du devis !

Toute habitation comporte des ouvertures destinées à apporter la lumière, contribuer à l'aération, ou à permettre l'accès à la pièce (porte). La fenêtre de l'architecture civile (qui se démarque de l'architecture militaire) doit être d’accès et d'ouverture faciles pour qu'on puisse regarder à l'extérieur. Aristophane, poète grec du V° siècle avant notre ère, raille les badauds qui passent leur temps à la fenêtre. Le fenestrage entraîne des contraintes importantes dans la construction. Pour mettre en place fenêtres ou portes, on réserve dans la maçonnerie un espace, la « feuillure » qui reçoit le « bâti dormant » (encadrement de la fenêtre) fixé à la maçonnerie par des pattes de scellement et qui accueille les charnières, paumelles, gonds. Les « jambages » (montants verticaux des ouvertures) en maçonnerie de la baie portent le nom de « tableau » (partie en façade). Dans les murs très épais, le châssis y est parfois scellé à mi-épaisseur et les jambages ou « pieds droits » intérieurs sont taillés obliquement (ébrasement) pour accroître la pénétration de la lumière. à l'intérieur.

La partie basse sous une fenêtre surélevée du sol intérieur est un mur d'« allège » ou soubassement (partie pleine entre le plancher et l'appui de fenêtre), et couronné par un « appui saillant » (rebord de fenêtre) à l'extérieur muni d'un « larmier » ou « goutte d'eau » (partie creuse qui s'oppose à l'infiltration d''eau). La baie (ouverture) est fermée dans sa partie haute par un « linteau » (pièce horizontale reposant sur les jambages au-dessus d'une baie) ou un arc (plein cintre, ogive, plate-bande, anse de panier). Lorsque la baie est ouverte jusqu'au sol et sert de passage (choisir une porte-fenêtre à trois gonds et non seulement deux), la partie inférieure comprise entre les jambages s'appelle le « seuil ». Lorsqu'une baie est très haute, on ménage dans sa partie supérieure un espace délimité par une traverse horizontale destinée à soutenir l'« imposte ». Celle-ci marque parfois le niveau d'une mezzanine qui, sinon, s'opposerait à l'ouverture de grande fenêtres.

Au XIV° siècle on a des châssis ouvrants posés en feuillure sans dormant qui laissent passer l'air froid entre le bois et la pierre. Une première amélioration est apportée par le « trumeau », partie pleine maçonnée comprise entre deux baies rapprochées, et de « meneaux », éléments minces verticaux divisant une baie qui s’ouvre par plusieurs petites parties vitrées distinctes. Ceux-ci disparaissent vers le XVIII avec la création de châssis de deux à trois mètres de hauteur pourvu d'un système mécanique de fermeture, la crémone. Les contre-vents (extérieurs), volets (panneaux de bois intérieurs) sont plus tardifs.

Dans les appartements, les fenêtres sont responsables d'environ 10 % des déperditions de chaleur (15 % dans l'habitat individuel). Ces ordres de grandeurs varient selon : l'étanchéité des menuiseries, le système de fermeture, le clair de jour, l'exposition, l'angle du soleil, la présence d'arbres, de volet ou de rideaux (1 % de gain thermique), des conditions aérologiques, de la zone climatique. L'air chaud cherche toujours à « réchauffer » l'air froid, et les différences de température dans un corps ou entre deux corps correspond au transfert de chaleur jusqu'à ce que les températures d'équilibre soient atteintes. Ce transfert peut se produire par : conduction de chaleur de corps en contact à travers le matériau (ponts thermiques) - convection par le déplacement de fluides chauds dans un gaz ou liquide - rayonnement, transmission par l'énergie électromagnétique solaire.

 ;-(( La conductivité thermique λ d'un matériau : « représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par unité de temps sous un gradient de température de 1 degré par mètre. Elle s'exprime en watt par mètre et degré kelvin (W/m/K) ». La transmission de chaleur d'une vitre dépend de son épaisseur et de la conductivité λ du verre utilisé. Exemple, Rg = e / λ soit pour un verre de 4mm d'épaisseur et λ = 0,84 W/m.K une conductivité de 0,0047m2.K/W. La loi de Fourrier permet de calculer la puissance thermique qui traverse la vitre. Démonstration, température extérieure 0°C, T intérieure 19°C (=Δt), surface vitrée 1,5 m2, coefficient pour le verre 0,84W.m.K, d'où : 0,84 Wm x 1,5 x 19 /0,004 = 5,9 Kw.

La résistance thermique R « exprime la capacité d'une paroi à résister au flux de chaleur. Plus R est élevé, plus la paroi est isolante (m².K/W). R s'obtient par le rapport de l'épaisseur en mètre sur la conductivité thermique du matériau (R = e/ λ) ». Le coefficient de transmission thermique U d'une paroi est l'inverse de la résistance thermique (U = 1/R en W/m2/K). On peut additionner les R de chaque matériau d'une paroi pour obtenir le R global. Les critères pris en compte par les fabricants correspondent à deux coefficients. Le coefficient Uw mesure la performance de l’isolation thermique globale de la fenêtre et dépend de la conductivité du vitrage (Uglass). Le coefficient Sw ou facteur solaire définit la capacité de la fenêtre à transmettre la chaleur du soleil. Plus le coefficient Sw est élevé, plus la fenêtre laisse passer l’énergie solaire (la transmission de chaleur par le verre est d'environ 1W/m.K, autant que le béton) ce qui peut être dérangeant l'été, sauf à poser un film solaire pour éviter que la pièce soit surchauffée.

La température ressentie correspond à la moyenne entre la température des parois et la température ambiante. Exemple, température ambiante 20°C et température de paroi de 16°C, la température ressentie sera de 18°C. La température de confort recommandée se situe entre 19°C et 20°C, car passer de 20°C à 21°C entraîne une surconsommation d’énergie d’environ 7 %.

 ;-) Nous avons tous constaté que la face intérieure d'une vitre est plus froide que la température dans une pièce, phénomène qui résulte de la présence d'une couche d'air immobile stagnant contre la fenêtre (les résistances thermiques superficielles sont différentes du côté intérieur et du côté extérieur). La pose d'un double vitrage évite cet effet « paroi froide » et offre un gain de 1,5 à 2°C supplémentaires, soit environ 15 % d'économie sur la consommation. Un double vitrage perd jusqu'à 6 fois moins de chaleur qu'un simple vitrage, et le triple vitrage 10 fois moins. Autre possibilité, choisir un modèle de fenêtre classé Vitrage à Isolation Renforcée. Ces vitrages possèdent une couche d’oxydes métalliques déposée à l'intérieure du double vitrage et qui retient les infrarouges solaires, et limite les déperditions par rayonnement en hiver. Un VIR permet souvent de s'affranchir d’une climatisation. Le retour économique sur la pose des fenêtres (environ 500 € le m2) est d'une trentaine d'années.

Le taux d’humidité a une incidence directe sur la qualité de l’air et le confort thermique. Nos activités hygiéniques et ménagères sont responsables de 6 à 10 litres d'eau/jour, d’où la nécessité d'ouvrir les fenêtres pour évacuer le surplus d’humidité et avoir un apport d'air frais. L'humidité relative correspond à la quantité de vapeur d'eau contenue dans un volume d'air donné par rapport au maximum qu'il pourrait contenir à une température et une pression données. Exemple, un mètre cube d’air (1,293 kg) à 20°C peut contenir 17,34 gr/m³, à 50 % HR il contient 8,67 grammes d’eau par m³, ou 7,36 gr d’eau par kg. L'humidité relative à l'intérieur d'une pièce augmente si la température baisse, et elle s'élève si T diminue. A 22°C et 15 % HR la température ressentie est de 19°C ! Deux possibilités, porter la température à 25°C ou augmenter le taux d’humidité à 35 et ainsi d'obtenir 21°C. Compte tenu des coûts de l’énergie, mieux vaut contrôler le taux d’humidité plutôt que d'augmenter la puissance de chauffe (La chaleur latente de condensation de l'eau est de 585 cal.g^-1 pour une eau à 20° C, et la chaleur sépécifique de l'eau est de 1,0 cal.g^-1,°C^-1). La pose de grilles de ventilation hygroréglables (la fuite d'air varie en fonction de l'hygrométrie) évite la présence d'un déshumidificateur ou de sur-aérer la pièce et perdre de précieuses calories.

La réglementation portant sur l'isolation phonique pour les logements récents est de 30 dB, valeur à peine suffisante pour un bon confort dans une zone bruyante (trafic routier). Depuis le 1 er juin 2020, le diagnostique bruit est obligatoire pour la location ou la vente d'un bien immobilier situé dans une zone d'exposition au bruit. Le Plan d'Exposition au Bruit (géoportail.gouv.fr) définit 4 zones : A très fort, B fort, C modéré, D faible (formulaire diagnostique disponible à l'adresse bit.ly/formulairebruit). La non remise de l'état des nuisances sonores à l'acheteur ou au locataire est une cause d'annulation de la vente, ou prétexte à une diminution du loyer (art L 112-11 de code de l'urbanisme).

Une fenêtre ancienne à deux vantaux avec des jours de 1,5 mm, ce qui est loin d'être rare, présente une perte de 8 dBA. Éléments contribuant à l'isolation : la surface vitrée, le système de fermeture, l'étanchéité et le mur de façade (s'il est massique, la fenêtre en constitue le point faible. Contrairement à une idée répandue, les doubles-vitrages à épaisseur de verre égale sont plutôt moins performants que les vitrages simples ! Un verre simple de 4 mm a un R (affaiblissement) de 28 dBA, un verre double 2 X 4 mm et lame d'air 6 mm de 28 dBA !, Un verre de 8 mm R = 32 dBA Un verre simple épais reste préférable à un double-vitrage mince... les fenêtres coulissantes offrent une moins bonne absorption.

Les parois parallèles (double vitrage) sont le siège d'ondes stationnaires et l'absorption sélective pour une fréquence : Fré = 60 / (racine(m x d)) avec m masse surfacique de la plaque en kg/m2 et d l'épaisseur de la lame d'air en m. La fréquence est faible si m et d sont élevés. On élargit la plage en fréquence et on améliore l'absorption en utilisant des vitres d'épaisseurs différentes (4-12-6 : 30 dBA, 10-12-8 : 35 dBA), la plus épaisse posée vers l'intérieur. La masse molaire (grammes par mole) à prendre en compte dépend de la nature du gaz (Air 29 - Ar 40 - Kr 84 - Xe 131). Le volume d'argon (gaz le plus courant) contenu entre les plaques de verre forme un système masse-ressort qui absorbe l'énergie par la mise en vibration de la masse. Dans les cas de nuisances extérieures très fortes, la solution est d'ajouter une seconde fenêtre en vitrage simple épais (ordre de 45 dBA). La jonction du châssis avec la maçonnerie doit éviter tout pont phonique. En réhabilitation, l'ancien cadre est déposé car il y a souvent des problèmes d'étanchéité mur, cadre de fenêtre.

La pose est rapide (environ deux heures par fenêtre), les anciens vantaux sont déposés et le dormant en PVC ou aluminium avec ailes de recouvrement visé sur l'ancien châssis en bois suivi de la pose d'un joint de calfeutrement en néoprène. Les ouvrants et la doublure (panneau d'isolation) sont posés après la vérification au niveau à bulle de l'équerrage, et suivis de la mise en place des blocs vitrés et des pare-closes (baguette qui encadre le profilé de la fenêtre et le vitrage ou partie pleine) et l'ensemble jointoyé au silicone. Les pare-tempête ou busettes (petites ouvertures extérieures sur la traverse basse du dormant) participent à la régulation de l'humidité (drainage), évitent l’apparition de moisissures, l'odeur de renfermé, buée sur les vitres, la peau sèche et réduisent dans les régions fortement ventées les sifflements dûs au vent.

Certaines fenêtres méritent à être conservées : immeubles et/ou façades protégés ou par goût des propriétaires. Les bois sont brossés, nettoyés, les parties boursoufflées (humidité) sont rabotées et celles endommagées sont restaurées par des greffes (pièce de bois taillée), la fenêtre protégée par une peinture micro-poreuse. Les parties désajustées sont reprises et renforcées par des équerres plates encastrées sur la face extérieure, les paumelles refixées et les vitres remplacées par de plus épaisses ou doublées d'un cadre vitré ou de plexiglass (60 € le m2) intérieur.

Les coffres de volets roulants extérieurs placés sous le linteau réduisent le clair vitrage et constituent des ponts thermiques et phoniques importants. Leurs parois se doivent être épaisses et l'intérieur tapissé d'un isolant. La valeur DnA ou Dnw doit être égale à celle de la fenêtre. Si la copropriété prévoit des travaux d'isolation par l’extérieur, les intégrer directement dans l’épaisseur de l’isolant en façade. Lors d'une rénovation des propriétaires optent pour une baie monobloc (fenêtre avec volet roulant intégré) plus facile de pose et d'un coût moindre, mais inesthétique.

Un tablier de volet qui vibre ou qui claque est le signe qu'il a été endommagé par des bourrasques ou une tentative d'effraction (en rdc choisir des ouvrants avec film anti-effraction). Chaque type de lame de volet a un indice de résistance au vent (1 à 5) prenant en compte : la rigidité (PVC, aluminium, bois), l'épaisseur, le pas (hauteur), le profilé des lames. Les caissons saillants sont plus vulnérables que ceux installés sous linteau. En cas de vent violent il faut fermer ou remonter complétement les volets roulants. Une correction, une précision, un retour d'expérience ?

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