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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Quels vitrages pour l'isolation thermique renforcée ?
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2. Évaluation du transfert de la chaleur
2.1 Mesure d'émissivité
La mesure d'émissivité découle de la loi de Kirchhoff et permet de déterminer le pouvoir rayonnant d'un corps quelconque. Il suffit, en effet, de mesurer ou de déterminer théoriquement le coefficient d'absorption A (λ ).
Pour les longueurs d'onde du rayonnement thermique (infrarouge de 3 à 50 µm), le coefficient d'absorption d'un corps peut être mesuré grâce à un spectromètre infrarouge. Comme nous l'avons vu précédemment, le verre est opaque pour les longueurs d'onde supérieures à 4,5 µm (T (λ ) = 0). Nous avons donc dans ce cas :
La valeur d'émissivité la plus communément utilisée en Europe est l'émissivité normale ε n . Elle correspond à l'émissivité mesurée dans la direction normale à la surface. Pour les produits verriers, elle est obtenue à partir de la courbe spectrale de réflexion en incidence normale, en appliquant la méthode suivante : le facteur de réflexion suivant la normale R n , pour une température de 283 K, est déterminé à partir des facteurs spectraux de réflexion R n(λ i ) pour trente longueurs d'onde (i = 1 à 30). Ces longueurs d’ondes sont sélectionnées suivant la norme ISO 10292 ou suivant la norme européenne prEN 673 (inspirée de la norme précédente) qui sont deux normes concernant l’isolation thermique des vitrages et qui donnent les règles de calcul pour la détermination du coefficient thermique, K ou U, des vitrages en régime stationnaire (cf. § 2.2.1).
Ces longueurs d'onde sont plus particulièrement prises dans le domaine de 9 à 13 µm, où se situe le maximum d'émission de corps noir pour une température de 10 oC. On définit R n comme la moyenne arithmétique de ces facteurs spectraux de réflexion :
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FRANCK (G.), al - Transparent heat-reflecting coatings based on highly doped semiconductors. - Thin Solid Films, 77, 1981, 107-117.
-
(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, 1986, 255-265.
-
(4) - SMITH (A.), al - Relation between solution chemistry and morphology of SnO2-based thin films deposited by a pyrosol process. - Thin Solid Films, 266, 1995, 20-30.
-
(5) - KANE (J.), al - Chemical Vapor Deposition of Transparent Electrically Conducting Layers of Indium Oxide Doped with tin. - Thin Solid Films, 29, 1975, 155.
-
(6) - ZAWADSKI (A.), al - Kinetic Modeling...
NORMES
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Verre dans la construction. Détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages. - NF EN 410 - 11-1999
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Verre dans la construction. Détermination du coefficient de transmission thermique, U – Méthode de calcul. - NF EN 673 - 5-2003
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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
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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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