Dans un bâtiment, les fenêtres, tout comme l’ensemble des menuiseries extérieures, constituent des éléments déperditifs de l’enveloppe mais permettent aussi de bénéficier d’apports d’énergie gratuite.
Le remplacement des fenêtres nécessite une mise en œuvre adaptée à la situation du projet, en particulier son type d’isolation.
Quelles sont les caractéristiques thermiques des fenêtres ? Comment les mettre en œuvre dans un projet de rénovation ?
Étape 1 : Maîtriser les déperditions et les apports d’une fenêtre
Contrairement aux autres composants de l’enveloppe, les menuiseries extérieures, et en particulier les fenêtres, ne sont pas des éléments uniquement déperditifs. Le vitrage permet en effet aussi de bénéficier des apports solaires et lumineux.
Déperditions d’un vitrage : les coefficients Ug et Uw
Les fenêtres, portes-fenêtres et façades rideaux sont caractérisées par leur coefficient de transmission thermique : Uw en W/m²K.
Le coefficient Uw d’une paroi vitrée caractérise son niveau de déperdition thermique. C’est l’inverse de la résistance thermique : plus le coefficient Uw est élevé, plus la fenêtre sera déperditive (c’est-à-dire moins elle sera isolante).
On parle de coefficient :
- Uw pour « U window », c’est-à-dire pour toute la fenêtre ;
- Uf, pour « frame », caractérise les performances du châssis ;
- Ug, pour « glazing », caractérise le vitrage.
Enfin, l’intercalaire permettant d’espacer les verres est aussi une source de déperdition thermique. On voit émerger des gammes d’intercalaires à rupture de pont thermique (dits « warm edge ») qui améliorent sensiblement la qualité de la menuiserie.
Exemple de double vitrage avec intercalaire warm edge

Éléments d’une menuiserie

Pour calculer le coefficient de transmission thermique d’un vitrage, on applique la formule suivante :

- avec : Ag et Af sont respectivement les surfaces de vitrage et de châssis ;
- lg est le linéaire d’intercalaire ;
- ψg correspond au pont thermique de l’intercalaire.
Attention
La valeur du pont thermique de l’intercalaire est une des données demandées dans le cadre de la certification d’un projet Passiv’Haus, et du calcul PHPP relatif à cette certification (pour en savoir plus, consulter la fiche Passiv’Haus en rénovation).
Exemples de valeurs de Uf
Type de châssis | Uf en W/m²K |
Châssis en bois 45 mm | 2,50 |
Châssis en bois 68 mm | 1,60 |
Bon châssis PVC | 1,60 |
Métallique, avec rupture thermique | 2,40 |
Métallique, sans rupture thermique | 4,50 |
Métallique, sans rupture thermique, laqué | 5,50 |
(source : maison passive)
Pour être éligibles au crédit d’impôt, les vitrages doivent présenter les performances (Uw) suivantes :
Type de menuiserie | Éligible au crédit d’impôt si |
Menuiserie PVC | Uw < 1,4 W/m²K |
Menuiserie Bois | Uw < 1,6 W/m²K |
Menuiserie ALU | Uw < 1,8 W/m²K |
La performance minimale conseillée pour le coefficient Uw pour les opérations BBC Effinergie est 1,6 W/m²K. On peut atteindre des valeurs encore meilleures pour certains doubles vitrages performants (à basse émissivité et lame de gaz rare, à la place de l’air), voire certains triples vitrages (cf. rubrique « Ressources »).
Important
Vous pouvez déterminer le coefficient Uw de différents types de fenêtres en utilisant l’outil de calcul proposé en téléchargement.
Facteur solaire
Le facteur solaire représente la proportion d’énergie solaire qui traverse le vitrage. L’énergie solaire traversant le vitrage est captée à l’intérieur du bâtiment et vient directement réduire les besoins de chauffage.
L’objectif est de maximiser ces gains quand ils sont nécessaires, c’est-à-dire en période de chauffage. Des protections solaires devront aussi être étudiées pour limiter ces apports l’été et éviter les surchauffes, en particulier sur les vitrages des façades Ouest (cf. fiche Installer une protection solaire pour un bâtiment).
L’idéal est de réaliser une simulation thermique dynamique prenant en compte les apports solaires selon l’orientation du bâtiment, pour choisir judicieusement le facteur solaire de son vitrage.
À défaut, pour des logements, on choisira le facteur solaire le plus élevé (60 à 75 %) pour un coefficient Uw donné. Dans certains cas, on préfèrera un double vitrage peu émissif, avec un facteur solaire important, à un triple vitrage avec un facteur solaire faible (cf. rubrique « Retour d’expérience »).
Pour des locaux climatisés (dans le tertiaire, par exemple), on essaiera de diminuer les apports en choisissant un facteur solaire entre 30 et 40 %.

Transmission lumineuse
La transmission lumineuse témoigne du pourcentage de lumière qui traversera le vitrage. Plus la transmission lumineuse d’un vitrage est importante, plus l’éclairage naturel est important dans les locaux. Ainsi, pour une façade vitrée à 50 %, le passage d’un coefficient de transmission lumineuse de 30 % à 70 % diminuera par deux la consommation d’énergie liée à l’éclairage artificiel des locaux !
Attention
La valeur du facteur solaire est toujours supérieure à la moitié de la transmission lumineuse. Par exemple, il n’existe pas de vitrage de TL = 80 % avec un facteur solaire inférieur à 40 %.
Étape 2 : Mettre en œuvre des menuiseries en rénovation
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