Les éléments principaux constitutifs de la fenêtre sont le châssis, le vitrage et la quincaillerie. Le choix de leurs caractéristiques influencera fortement la qualité du confort visuel, thermique et acoustique de la salle de classe ainsi que les besoins de chauffage.
L’amélioration des performances thermiques des châssis et des vitrages permet de réaliser des économies de chauffage. Pour estimer l’impact d’une telle action : un outil de calcul simplifié est à votre disposition:
Je détermine les caractéristiques des nouveaux châssis
Je définis un type de profilé et un matériau de menuiserie
Le choix du type de châssis se fait en examinant les différentes possibilités par rapport aux critères suivants :
- Optimiser la performance thermique des châssis
- Tenir compte de la fréquence et la nature des entretiens nécessaires
- le coût économique
- La durée de vie
- la largeur des profilés, qu’on veut faible pour l’éclairage naturel et la performance thermique globale de la fenêtre
- l’étanchéité à l’air des ouvrants, qu’on cherche à optimiser (minimum classe 4)
- les impacts environnementaux des matériaux mis en œuvre
- les impacts sociaux de la production (production locale ? Respect des normes sociales européennes ? respect des droits de l’homme)
- la qualité patrimoniale et esthétique
Tableau récapitulatif pour le choix du profilé et du matériau de menuiserie
Je détermine le besoin d’ouvrants et le nombre de divisions de la fenêtre
Les meneaux, croisillons, petit-bois, ouvrants et autres divisions de la fenêtre sont des points faibles tant au niveau thermique qu’acoustique. De plus, ces divisions réduisent la surface de la baie et influencent en conséquence la quantité de lumière naturelle qui pénètre dans le bâtiment.
Influence du type de menuiserie sur la dimension finale de l’ouverture
Pour maximiser la pénétration de la lumière dans le bâtiment tout en minimisant les déperditions thermiques, et optimiser l’isolation acoustique, il s’agira de :
- Minimiser les divisions de châssis
- ne placer des ouvrants que là où c’est nécessaire (ventilation, accès/évacuation, effet psychologique, entretien)
- choisir des ouvrants simples plutôt que des doubles ouvrants ou des coulissants, ce qui permet d’avoir une meilleure étanchéité à l’eau et à l’air et de diminuer les coûts.
Les divisions sont parfois nécessaires pour limiter la taille des éléments, ce qui a un impact au niveau de la résistance des profilés et du vitrage, ainsi que sur les contraintes de transport et de manutention. Ces divisions ont un rôle esthétique et architectural et permettent de diviser la fenêtre en parties fixes et ouvrantes.
Le tableau ci-après résume les avantages et inconvénients d’un châssis ouvrant et d’un châssis fixe suivant différents critères.
Les châssis ouvrants coûtent plus cher que les châssis fixes
TOUTES les classes doivent avoir assez de châssis ouvrants pour permettre une ventilation intensive
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châssis ouvrant |
châssis fixe |
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minimiser l'épaisseur des châssis pour optimiser l'éclairage naturel |
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minimiser l'épaisseur des châssis pour optimiser la performance thermique |
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minimiser les coûts |
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garantir l'étanchéité à l'air |
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éviter les risques de dysfonctionnement, minimiser l'entretien |
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permettre la ventilation intensive |
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permettre la ventilation hygiénique en dehors des périodes froides |
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permettre le nettoyage des vitres aux étages |
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assurer la sécurité des personnes |
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assurer l'isolation acoustique par rapport à l'extérieur |
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donner à l'occupant un moyen d'action sur l'ambiance intérieure (impact positif sur la perception de l'occupant) |
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maximiser la durée de vie |
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permettre un accès à l'extérieur (porte fenêtre) |
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permettre l'évacuation des personnes en cas d'incendie |
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Je choisis un coloris de châssis
Le choix du coloris de la menuiserie intérieure se fera en veillant à minimiser le contraste entre le mur, la menuiserie et la vue sur l’extérieur afin d’assurer le confort visuel de l’occupant. De fait, un mur foncé ou une menuiserie foncée contraste fort avec la vue sur l’extérieur et entraîne à long terme une fatigue visuelle.
Une fatigue visuelle peut résulter d’un contraste trop élevé entre le mur intérieur, le coloris du châssis et la vue sur l’extérieur
Le coloris extérieur de la menuiserie participe quant à lui à l’esthétique de la façade et se fera de manière à répondre au règlement urbanistique.
J’intègre des dispositifs de ventilation dans mes châssis
L’ouverture en position oscillante
Cette solution permet une ventilation intensive en dehors de la période de chauffe, pendant et en dehors des périodes d’occupation (ventilation nocturne) sans risque d’intrusion. Cette solution permet très simplement de réduire le risque de surchauffe et d’améliorer la qualité de l’air intérieur. Le débit de ventilation dépend des caractéristiques des fenêtres (taille, hauteur, …) et du local (position et nombre de fenêtres, volume, …)
Les grilles d’amenée d’air de la ventilation hygiénique
Dans le cas d’une ventilation par amenée d’air naturelle, des grilles sont généralement placées dans les châssis. Ces grilles sont dimensionnées pour permettre une ventilation suffisante. Pour limiter les risques de courant d’air, les grilles seront placées dans la partie haute des châssis. La présence de grilles de ventilation réduit la surface de vitrage et doit donc être considérée dans l’optimisation des fenêtres pour l’éclairage naturel des locaux. Plusieurs types de grilles sont disponibles. Les grilles peuvent être auto réglables, pour fournir diminuer l’influence du vent sur les débits (l’ouverture se réduit quand le vent est important).
Les grilles de ventilation intensive
Pour permettre une ventilation intensive sans risque d’intrusion (spécifiquement pour la ventilation nocturne), des grilles de grandes surfaces peuvent être intégrées dans les menuiseries.
photos : bâtiment Caméléon
La mécanisation de l’ouverture des châssis.
Certains fabricants proposent la mécanisation de l’ouverture des fenêtres pour assurer la ventilation hygiénique; La régulation se fait d’une part sur une base horaire et d’autre part sur base de mesures du taux de CO2 et des températures extérieure et intérieure dans la classe.
J’intègre des panneaux opaques dans mes fenêtres
Pour réduire la surface de vitrage tout en conservant les baies initiales, il est possible d'intégrer des panneaux opaques dans les menuiseries. Ces panneaux peuvent être placés en allège, ce qui modifiera peu l'éclairage naturel disponible dans la pièce, ou sur la surface totale de la fenêtre. Il faut veiller à ce que la paroi soit performante. Il est tout à fait possible de créer un élément qui s'apparente plus à une paroi en ossature bois isolée qu'à un remplissage entre des profilés traditionnels des châssis.
L'objectif principal de la réduction de la surface de vitrage est de limiter les gains solaires, responsables de problèmes de surchauffes
Quelles caractéristiques pour le nouveau vitrage ?
Les caractéristiques du vitrage doivent à la fois répondre à des exigences de minimisation des déperditions thermiques, mais doivent également assurer le confort visuel, thermique et acoustique des occupants.
Un vitrage ayant un coefficient de déperditions thermiques proche de 1.1W/m²K
Plus le coefficient de déperditions thermiques d’une paroi est faible plus cette paroi est isolante. On cherchera donc à minimiser le coefficient de déperdition thermique du vitrage (Ug) afin de limiter les pertes de chaleur via celui-ci.
Votre établissement scolaire est probablement muni de vitrages simples (Ug~5.8 W/m²K), ou doubles avec lame d’air (Ug~2.8 W/m²K). A l’heure actuelle, la réglementation wallonne sur la performance énergétique des bâtiments exige, dans le cadre de bâtiments neufs ou assimilés et de rénovations importantes (bâtiment soumis à permis et faisant l’objet de travaux sur au moins ¼ de son enveloppe) que le coefficient de déperdition du vitrage (Ug) soit inférieur ou égal à 1.1 W/m²K.
Choisir un vitrage ayant un faible coefficient de déperditions thermiques n’est pas suffisant… pour que l’action soit efficace, on veillera à une mise en œuvre soignée de manière à minimiser les infiltrations et les ponts thermiques. Plus d’infos ci-après (lien vers Mise en œuvre).
Afin de minimiser le coefficient de déperdition thermique du vitrage (Ug), on se tournera au minimum vers un vitrage double basse-émissivité (également appelés vitrage à isolation thermique renforcée) avec lame de gaz (en général, de l’argon). Ces vitrages permettent d’atteindre des valeurs Ug proches de 1.1 W/m²K.
Les triples vitrages basse émissivité avec lame de gaz ont un pouvoir isolant encore plus grand puisqu’il ils atteignent des Ug proches de 0.7 W/m²K. Lorsque le bâtiment n’atteint pas un haut niveau d’isolation, ce choix ne se justifie pas, d’autant plus qu’un triple vitrage de qualité est, en moyenne, 30% plus coûteux.
Parfois, la pose d'un vitrage isolant dans un local perturbe son équilibre hygrométrique : plutôt que de se poser sur le vitrage, la condensation se pose sur d'autres surfaces du local où elle n'est pas souhaitable. La bonne ventilation du local, de toute façon nécessaire au confort et au bon apprentissage des élèves, empêchera cette condensation.
Un vitrage ayant un coefficient de transmission lumineuse supérieur ou proche de 70%
Plus le facteur de transmission lumineuse est grand, plus la lumière pénètre dans le bâtiment à travers le vitrage. Maximiser le coefficient de transmission lumineuse du vitrage (TL - %) permet donc de profiter au maximum de la lumière naturelle disponible.
Dans les salles de classe et les espaces d’apprentissage, on essaiera de ne pas descendre en dessous de 70%.
Un nettoyage régulier des vitrages permet de conserver sa transmission lumineuse. Le placement de vitrages autonettoyants sera envisagé dans les endroits fortement inaccessibles.
Le facteur solaire … un dilemme
Le facteur solaire (FS - %) caractérise la proportion d’énergie solaire que laisse passer un vitrage par rapport à celle qu’il reçoit. Au plus le facteur solaire est grand, au plus le rayonnement solaire qui frappe le vitrage le traverse, et au plus le local s’échauffe.
En hiver, cette chaleur gratuite est la bienvenue : on souhaiterait que le vitrage ait un facteur solaire élevé. En été, et dans les locaux dont les apports internes sont importants, on cherche par contre à s’en protéger pour éviter la surchauffe : on préférerait que le vitrage ait un facteur solaire petit. Dès lors, quel vitrage choisir?
Le facteur solaire, exprimé en pourcentage. est parfois appelé FS ou g. C'est pareil!
Le choix du confort thermique ne peut se faire au détriment du confort lumineux. Or, comme illustré dans ce graphe, facteur solaire et transmission lumineuse sont liés : TL diminue lorsque FS diminue et vice versa.
Par ailleurs, pour agir sur le facteur solaire du vitrage, les fabricants utilisent des verres réfléchissants (ou absorbants) qui empêchent la chaleur solaire de pénétrer dans le bâtiment, mais en conséquence réduisent également la quantité de lumière naturelle entrante et en altèrent la couleur. Or, dans les locaux de travail et d’apprentissage, la présence de lumière naturelle est particulièrement importante pour la santé des occupants. On veillera donc à ne pas choisir un vitrage ayant une transmission lumineuse inférieure à 70%, et on travaillera avec une protection solaire mobile pour se protéger des surchauffes.
Les vitrages absorbants ou réfléchissants modifient le spectre de la lumière pénétrant dans l’édifice. L’indice de rendu des couleurs Ra du vitrage indique sa capacité à ne pas altérer la coloration de la lumière naturelle. Dans les salles de classe on évitera de choisir des vitrages ayant un Ra < à …
Si votre local = surchauffes :
- grand FS (et grand TL par conséquence) + protection solaires
- ou petit FS (et petit TL par conséquence)
Si votre local dispose de peu de fenêtres : grand TL (et grand FS par conséquence)
Un vitrage minimisant les bruits de l’extérieur
L’indice d’affaiblissement acoustique pondéré Rw [dB] indique la capacité du vitrage à empêcher la transmission des sons aériens provenant de l'extérieur. Plus cet indice est grand, plus le vitrage est isolant acoustiquement. Les moyens d’augmenter l’isolation acoustique d’un vitrage sont les suivants : épaissir le verre, ajouter un gaz dans l’interstice, rendre le vitrage asymétrique (chaque verre ayant une épaisseur différente), utiliser un verre feuilleté.
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Type d’environnement |
Niveau sonore extérieur |
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Chemins calmes, routes peu fréquentées, campagne… |
60dB |
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Trafic normal urbain |
65dB |
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Trafic intense urbain, zone industrielle |
>77dB |
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Type d’environnement |
Valeurs acoustiques maximales recommandées par l’OMS |
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Salle de classe |
35dB(A) |
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Salle de repos |
30dB(A) |
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Terrains de jeux extérieurs |
55dB(A) |
L’indice d’affaiblissement acoustique pondéré Rw [dB] est généralement accompagné de deux indices de corrections (C et Ctr) qui s’additionnent au premier indice et précisent les performances vis-à-vis des basses fréquences (bruits graves de type trafic routier urbain, discothèque, avions lointains… on additionne Rw et Ctr, parfois rencontrés sous l’indice R_Atr) ou des hautes fréquences (bruits aigus de type jeux d’enfants, conversations, télévision, trafic routier rapide, trafic ferroviaire… on additionne Rw et C).
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Rw(C ;Ctr) |
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Ratr |
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Mur de façade traditionnel |
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~50 |
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vitrage double standard 4-16-4 |
30 (-1 ;-3) |
29 |
27 |
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vitrage double asymétrique 6-16-4 |
35(-2 ;-5) |
33 |
30 |
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vitrage double asymétrique feuilleté 1 face 6-16-44.2 |
37(-2 ;-6) |
35 |
31 |
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vitrage double 2*feuilleté acoustique |
51(-1 ;-4) |
50 |
47 |
Si votre établissement scolaire est implanté dans un environnement bruyant (à proximité de grands boulevards, carrefours, industrie, ou encore d’un aéroport, ou d’une ligne de chemin de fer)
Un vitrage assurant la sécurité des personnes
En fonction de son application et des risques encourus, un vitrage devra assurer ou non les protections suivantes :
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Protection contre le risque de blessures en cas de heurts accidentels
En cas de heurt avec le vitrage, les éclats de verre dus à la collision avec la partie vitrée de la fenêtre ne doivent pas couper l’occupant. -
Protection contre la chute de personnes (défenestration)
En fonction de la hauteur de chute, de la hauteur de l’allège et du type d’activité humaine se déroulant sous la fenêtre, le vitrage devra ou non assurer une fonction de garde-corps, c’est-à-dire protéger l’occupant de la défenestration et du basculement par-dessus l’allège.
(insérer référence à la norme). -
Protection contre le vandalisme et l’effraction
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Protection incendie
Il existe trois grands types de verres de sécurité : le verre armé, le verre trempé et le verre feuilleté. Ils n’assurent pas les mêmes protections, comme illustrés ci-dessous :
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Type de vitrage
Type de protection |
Standard
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Armé
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Trempé
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Feuilleté
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Protection contre les blessures |
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Protection contre les chutes |
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Protection contre l’effraction et le vandalisme |
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côté intérieur |
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Vitrage pare-flamme |
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Vitrage coupe-feu |
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certains |
Je choisis la quincaillerie
Les quincailleries doivent assurer la robustesse du châssis, en tenant compte de l’usage parfois peu délicat des occupants et l’augmentation éventuelle du poids de l’ouvrant en cas pose d’un nouveau vitrage dans un châssis existant.