Verre · Thermique
Calcul du coefficient Ug d’un vitrage isolant
Presque toute la chaleur qui traverse un vitrage isolant passe par la lame, et l’essentiel est du rayonnement, pas de la conduction. C’est pourquoi une couche basse émissivité compte bien plus que le gaz : en ajouter une à un 4/16/4 le fait passer d’environ 2,7 à environ 1,4 W/(m²·K), et remplacer l’air par de l’argon l’amène ensuite à environ 1,1. Cette page suit la NF EN 673 et montre séparément la part du rayonnement et celle du gaz dans chaque lame, pour voir où passe la chaleur.
C’est la valeur en partie centrale, celle sur laquelle le verre est vendu. La fenêtre entière est toujours moins bonne, parce que l’intercalaire en rive et la menuiserie laissent passer plus que le centre du vitrage : reportez ce chiffre dans le calculateur Uw de la fenêtre pour voir de combien. Le poids du même vitrage est dans le calculateur de poids du verre.
Coefficients Ug courants du double et du triple vitrage
Le Ug des vitrages réellement commandés, calculé par le calculateur ci-dessus selon la NF EN 673 : verres de 4 mm, gaz rempli à 90 %, une couche basse émissivité par lame. Deux choses surprennent. Une lame plus large n’est pas toujours meilleure : en argon, 20 mm (1,13) fait un peu moins bien que 16 mm (1,10), parce qu’au-delà d’environ 16 mm le gaz se met à circuler. Et la couche compte bien plus que le gaz : passer de l’absence de couche à une couche tendre divise le coefficient par deux, et remplacer l’air par l’argon en retire encore un cinquième.
| Composition | Gaz | Couche | Ug, W/(m²·K) |
|---|---|---|---|
| 4/16/4 | Air | Aucune | 2,74 |
| 4/16/4 | Air | Couche dure, ε 0,16 | 1,69 |
| 4/16/4 | Argon 90 % | Couche dure, ε 0,16 | 1,49 |
| 4/16/4 | Air | Couche tendre, ε 0,03 | 1,35 |
| 4/12/4 | Argon 90 % | Couche tendre, ε 0,03 | 1,26 |
| 4/16/4 | Argon 90 % | Couche tendre, ε 0,03 | 1,10 |
| 4/20/4 | Argon 90 % | Couche tendre, ε 0,03 | 1,13 |
| 4/12/4 | Krypton 90 % | Couche tendre, ε 0,03 | 1,05 |
| 4/12/4/12/4 | Argon 90 % | Deux couches tendres, ε 0,03 | 0,71 |
| 4/16/4/16/4 | Argon 90 % | Deux couches tendres, ε 0,03 | 0,61 |
| 4/18/4/18/4 | Argon 90 % | Deux couches tendres, ε 0,03 | 0,62 |
| 4/12/4/12/4 | Krypton 90 % | Deux couches tendres, ε 0,03 | 0,58 |
Les valeurs déclarées sur une fiche technique sont arrondies à une décimale, et l’émissivité réelle de la couche vient du fabricant : saisissez-la plus haut. Pour la fenêtre entière, menuiserie et intercalaire compris, le calculateur Uw prend ce Ug comme donnée.
Comment la NF EN 673 procède
Deux choses découlent de ces équations, et elles résument tout le vitrage isolant :
- Le rayonnement domine une lame sans couche. Avec du verre clair des deux côtés, hr vaut environ 3,7 W/m²K contre à peu près 1,6 pour le gaz. Une couche basse émissivité fait tomber hr vers 0,15 : un facteur vingt-cinq. Rien d’autre de ce qu’on peut faire sur un vitrage isolant n’en approche.
- Il existe une épaisseur de lame optimale, et plus large n’est pas mieux. En dessous, le gaz conduit trop bien ; au-dessus, il se met à circuler (le nombre de Nusselt passe au-dessus de 1) et la convection annule le gain. Pour l’argon, l’optimum se situe vers 16 mm, pour l’air un peu au-delà, pour le krypton plutôt vers 10 mm. C’est pourquoi on voit 16 mm partout.
Propriétés des gaz à 283 K
| Gaz | ρ kg/m³ | µ ×10⁻⁵ kg/(m·s) | λ W/(m·K) | c J/(kg·K) |
|---|---|---|---|---|
| Air | 1,232 | 1,761 | 0,02496 | 1008 |
| Argon | 1,699 | 2,164 | 0,01684 | 519 |
| Krypton | 3,560 | 2,339 | 0,00900 | 245 |
| Xénon | 5,689 | 2,226 | 0,00529 | 161 |
Un remplissage « 90 % » est traité comme 90 % de ce gaz et 10 % d’air, avec des propriétés moyennées en volume, comme la NF EN 673 le prescrit pour les mélanges.
Des valeurs pour nous vérifier
| Composition | Ug W/(m²·K) |
|---|---|
| Verre simple 4 mm | ≈ 5,8 |
| 4/16/4 air, sans couche | ≈ 2,7 |
| 4/16/4 air, une couche ε 0,03 | ≈ 1,4 |
| 4/16/4 argon 90 %, une couche ε 0,03 | ≈ 1,1 |
| 4/16/4/16/4 argon, deux couches ε 0,03 | ≈ 0,6 |
Saisissez-les dans le calculateur. S’il contredit ce tableau, c’est lui qui se trompe, et nous voulons le savoir.
Ce que cette page ne fait pas
- Partie centrale seulement. Pas d’intercalaire, pas d’effet de rive, pas de menuiserie. Le Uw de la fenêtre est toujours moins bon, souvent de 0,2 à 0,5 W/m²K une fois une vraie menuiserie et un intercalaire métallique en place.
- Vitrage vertical. Les vitrages inclinés ou horizontaux ont une autre convection et d’autres valeurs de A et n.
- Pas d’apports solaires. Le coefficient U ne décrit que la déperdition ; le facteur solaire g et la transmission lumineuse sont des caractéristiques distinctes, qui peuvent tirer dans l’autre sens.
- Remplissage nominal. Les vitrages réels perdent lentement leur gaz, et un vitrage qui a fui se comporte comme un vitrage à l’air.
- Conditions aux limites normalisées, pas votre météo : he = 23, hi = 8, Tm = 283 K, ΔT = 15 K. C’est ainsi que les coefficients U sont déclarés, et c’est pourquoi le chiffre est comparable d’un fournisseur à l’autre plutôt que réaliste un jour donné.
Questions fréquentes
- Quel est le coefficient Ug d’un double vitrage ?
- Selon la NF EN 673, un 4/16/4 courant avec argon et couche tendre a un Ug d’environ 1,1 W/m²K. Le même à l’air et sans couche est à environ 2,7. Un triple vitrage avec argon et deux couches tendres est à environ 0,6 à 0,7.
- Une lame plus épaisse isole-t-elle mieux ?
- Jusqu’à un certain point seulement. En argon, la meilleure lame fait 15 à 16 mm : un 4/20/4 donne 1,13 W/m²K contre 1,10 pour un 4/16/4, car dans une lame plus large le gaz se met à circuler et transporte la chaleur. Le krypton atteint son optimum avec une lame plus étroite, vers 10 mm.