Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Laurent JORET : Ingénieur de l’École de Physique et Chimie Industrielles de Paris (ESPCI) - Doctorat de Chimie de l’Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) - Ingénieur responsable du Groupe CVD à Saint-Gobain Recherche
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Anne PROST : Ancienne Élève de l’École Polytechnique - Docteur en Physique des Solides
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans les habitations et les bâtiments du secteur tertiaire, les parois vitrées ne sont plus simplement destinées à assurer l'entrée de la lumière naturelle ; outre la transparence lumineuse, elles présentent un certain nombre de propriétés telles que l'isolation thermique ou acoustique, le contrôle solaire, un caractère antireflet...
Une volonté de plus en plus franche se fait jour de limiter la consommation d'énergie, d'une part par souci d'économie, d'autre part afin de réduire les émissions atmosphériques (dioxyde de carbone CO2 , oxydes d'azote NOx , dioxyde de soufre SO2 ...), avec pour motivations la réduction de l'effet de serre et la protection de la couche d'ozone. Dans ce cadre, le gouvernement allemand qui a souhaité réduire les émissions de CO2 de 25 % entre 1987 et 2005 a ainsi promulgué une ordonnance visant à limiter l'énergie nécessaire au chauffage des bâtiments. Ces dispositions ont amplifié le développement de vitrages isolants plus efficaces que les doubles vitrages classiques : les doubles vitrages à isolation thermique renforcée présentant, sur une de leurs faces, une couche mince transparente dans le visible mais fortement réfléchissante dans l’infrarouge thermique, c’est-à-dire à faible émissivité.
L'utilisation de ces couches minces à faible émissivité s'explique par les propriétés physiques – électriques – des matériaux déposés sous cette forme. Le choix des verriers s'est orienté vers des matériaux à comportement métallique qui ont la propriété de réfléchir le rayonnement thermique. Deux gammes de matériaux ont été retenues : d'une part, des couches minces métalliques à base d'argent déposées en épaisseur très fine, de l'ordre de la dizaine de nanomètres, d'autre part, des couches minces à base d'oxydes transparents conducteurs plus épaisses, de l'ordre de quelques centaines de nanomètres. Dans les deux cas, les méthodes de dépôt ainsi que les caractéristiques des couches sont décrites.
Pour conclure, nous donnerons d’autres exemples d'applications de substrats de verre revêtus de couches minces conductrices que les vitrages à isolation thermique renforcée.
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Pourquoi des vitrages à isolation thermique renforcée ?
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7. Applications des vitrages à basse émissivité
Il existe une grande variété d'applications pour les vitrages à basse émissivité du fait de leur transmission lumineuse élevée et de leur faible résistance par carré.
Les performances de ces films peuvent être comparées entre elles par un facteur de mérite qui peut être, par exemple, selon la définition de Haacke [7] :
où
est la résistance par carré et T la transmission lumineuse intégrée sur le domaine visible. Ainsi, pour un matériau donné, le mérite ne sera fonction que de l'épaisseur.
7.1 Double vitrage et isolation
Si l'on considère la somme de la dépense énergétique nécessaire à la fabrication et de celle nécessaire au chauffage, trois mois suffisent pour qu'un vitrage à isolation thermique renforcée rembourse le surplus des dépenses énergétiques qui ont été nécessaires à sa fabrication par les économies d’énergie résultant de son utilisation.
Insérés dans un double vitrage, les films à basse émissivité permettent de réduire considérablement les pertes thermiques dues au rayonnement.
Ils sont généralement placés en face 2 ou 3 du double vitrage suivant la valeur du facteur solaire recherchée : un facteur solaire élevé correspond à une couche déposée en face 3 tandis qu'un facteur solaire plus faible sera obtenu en plaçant la couche en face 2. Un facteur solaire bas est recherché dans les zones géographiques où la période estivale est particulièrement chaude, cela permet de limiter les apports calorifiques solaires par les vitrages.
Par exemple, pour un film à base d'argent d'émissivité normale 0,08 et d'émissivité effective 0,09, nous obtenons les valeurs FSface2 = 0,57 et FSface3 = 0,67.
Les couches à basse émissivité pyrolysées dont la longueur d'onde plasma est généralement proche de 1,5 µm présentent un facteur solaire élevé ; le facteur solaire de ces surfaces pourrait...
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Applications des vitrages à basse émissivité
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FRANCK (G.), al - Transparent heat-reflecting coatings based on highly doped semiconductors. - Thin Solid Films, 77, 107-117 (1981).
-
(2) - PARENT (P.), al - Structural Study of Tin-Doped Indium Oxide Thin Films Using X-Ray Absorption Spectroscopy and X-Ray Diffraction. - J. Electrochem. Soc., 139, no 1 (janvier 1992).
-
(3) - FANTINI (M.), al - The compositional and structural properties of sprayed SnO2 : F thin films. - Thin Solid Films, 138, 255-265 (1986).
-
(4) - SMITH (A.), al - Relation between solution chemistry and morphology of SnO2-based thin films deposited by a pyrosol process. - Thin Solid Films, 266, 20-30 (1995).
-
(5) - KANE (J.), al - Chemical Vapor Deposition of Transparent Electrically Conducting Layers of Indium Oxide Doped with tin. - Thin Solid Films, 29, 155 (1975).
-
(6) - ZAWADSKI (A.), al - Kinetic...
NORMES
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Verre dans la construction – Détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages. - NF EN 410 - 11-1999
-
Verre dans la construction – Détermination du coefficient de transmission thermique, U – Méthode de calcul. - NF EN 673 - 5-2003
-
Verre dans la construction – Détermination de la transmission lumineuse, de la transmission solaire directe, de la transmission énergétique solaire totale, de la transmission de l’ultraviolet et des facteurs dérivés des vitrages. - ISO 9050 - 8-2003
-
Verre dans la construction – Calcul du coefficient de transmission thermique U en régime stationnaire des vitrages multiples. - ISO 10292 - 7-1994
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