Une fenêtre est composée d’une partie vitrée, le vitrage, et d’une partie opaque, le cadre. Dans le cas des fenêtres ouvrantes, le cadre est composé d’un dormant, fixé dans le mur et d’un ouvrant (ou vantail), qui soutient le vitrage.
Schéma de principe d'une fenêtre ouvrante
Deux critères principaux sont à observer : le niveau d’isolation thermique (flux de chaleur perdue en hiver) et le facteur solaire (rapport de l’énergie que laisse passer la fenêtre par rapport à l’énergie solaire reçue).
Le niveau d’isolation thermique d’une fenêtre : Uw [W/(m².K)]
Il va dépendre :
- du niveau d’isolation de la partie vitrée : Ug [W/(m².K)] ;
- du niveau d’isolation du cadre : Uf [W/(m².K)] ;
- du rapport surface vitrée/surface opaque ;
- du raccord entre la partie vitrée et le cadre : Ψg [W/(m.K)].
Il peut se calculer à l’aide le la formule suivante :
Équation 1 – Coefficient de transmission thermique d'une fenêtre sans partie opaque
Ag : aire de la partie vitrée [m²]
Af : aire du cadre [m²]
lg : périmètre de la partie vitrée [m]
Dans le cas où une partie du vitrage est remplacée par un matériau opaque (généralement pour les portes-fenêtres), il faut prendre également en compte :
- le niveau d’isolation de la partie opaque : Up [W/(m².K)] ;
- le raccord entre la partie opaque et le cadre : Ψp [W/(m.K)].
La formule de calcul devient alors :
Équation 2 – Coefficient de transmission thermique d'une fenêtre avec partie opaque
AP : aire de la partie opaque [m²]
lp : périmètre de la partie opaque [m]
Le raccord entre le dormant et le mur n’est pas pris en compte dans le niveau d’isolation de la fenêtre, mais dans le bilan thermique du bâtiment.
Le facteur solaire d’une fenêtre : Sw [%]
Il va dépendre :
- du facteur solaire du vitrage, Sg [%] ;
- du rapport surface vitrée/surface opaque.
Il peut se calculer à l’aide de la formule suivante :
Équation 3 – Facteur solaire d'une fenêtre
Le niveau de performance d’une fenêtre va donc être lié, outre les caractéristiques thermiques de ses composants, à ses caractéristiques géométriques.
Une fenêtre performante en hiver (ayant une bonne performance thermique et permettant de valoriser les apports solaires) aura un clair de vitrage important. C'est-à-dire que le rapport de surface vitrée à la surface totale est important.
Exemple : considérons une fenêtre de surface totale At = Ag + Af, la version simple vantail aura de meilleures performances que la version double vantail. En considérant, bien entendu, les performances thermiques des vitrages et des parties opaques identiques…
Enjeux