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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Couches minces métalliques : modèle de Drude
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3. Quels vitrages pour l'isolation thermique renforcée ?
3.1 Verre nu
Pour une feuille de verre silicosodocalcique classique de 4 mm d'épaisseur, appelé encore verre float car produit sur une ligne de fabrication utilisant la technologie float consistant à couler le verre sur un bain d’étain liquide, le coefficient K de transfert thermique est égal à 5,7 W · m–2 · K–1. Les pertes thermiques sont essentiellement dues à la convection de la paroi externe du vitrage. Dans ce cas, pour une température extérieure de – 10 oC et pour une température intérieure de + 20 oC, la température de la paroi intérieure du verre est égale à – 2,3 oC.
HAUT DE PAGE3.2 Double vitrage
Un double vitrage est composé de deux feuilles de verre séparées par une lame de gaz de nature et d'épaisseur choisies. Il est usuellement décrit par une séquence « X/d/Y gaz » où :
-
X et Y correspondent aux épaisseurs des deux lames de verre ;
-
d correspond à l'épaisseur de la lame de gaz ;
-
« gaz » correspond à la nature de gaz choisie.
un double vitrage simple composé de deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur et d'une lame d'air de 12 mm sera décrit par la séquence : « 4/12/4 air ».
La désignation des faces d'un vitrage se fait ainsi : conventionnellement, les faces d'un vitrage sont désignées à partir de l'extérieur du bâtiment. Un double vitrage comporte quatre faces dont la face 1 est à l’extérieur du bâtiment, la face 4 à l’intérieur du bâtiment et les faces 2 et 3 à l’intérieur du double vitrage (figure 1).
L'adoption d'un double vitrage permet de réduire les pertes par conduction. Pour cela, le gaz utilisé le plus efficace présentera une conductivité Λ thermique faible comme l'argon (Λ = 1,7 × 10–2 W · m–1 · K–1 à 20 oC) ou le krypton (Λ = 0,9 × 10–2...
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Quels vitrages pour l'isolation thermique renforcée ?
BIBLIOGRAPHIE
-
(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
-
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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