(Seite in übersetzung)

L’enveloppe d’un bâtiment est l’élément de construction qui sépare le volume chauffé de l’environnement extérieur.

Sa fonction première est de protéger ses occupants contre les agressions extérieures (climatiques et sonores). Sa performance se mesure, d’une part, par sa capacité à gérer les apports passifs internes et externes et, d’autre part, par le niveau de confort ressenti par ses utilisateurs. La sensation de confort se traduit souvent par des critères thermiques, acoustiques, optiques et sanitaires. En effectuant un audit énergétique et un test BlowerDoor, il est alors possible d’améliorer la performance énergétique d’un bâtiment. Les ingénieurs de façade BIFF vous dressent constats et analyses afin de diminuer votre consommation d’énergie.

L’enveloppe joue également un rôle structurel et traduit une volonté esthétique de ses concepteurs.

L’enveloppe d’un bâtiment regroupe :

> Les façades (murs et fenêtres)
> Les verrières
> Les toitures
> Les dalles et murs du sous-sol

La norme SIA 180 indique qu’en principe, l’enveloppe thermique du bâtiment, qui entoure le volume chauffé, doit être aussi étanche à l’air que possible (les ouvertures de ventilation étant fermées). L’apport d’air extérieur nécessaire pour le renouvellement de l’air intérieur vicié est rendu possible par l’ouverture manuelle des fenêtres, au travers d’ouvertures de ventilation contrôlées ou par une installation de ventilation mécanique.

Les transferts de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur se font au travers des composants de l’enveloppe thermique par les 3 modes de transfert thermique possibles : la conduction, la convection, la radiation. Ils conditionnent la performance et le confort thermique d’un bâtiment.

Pour assurer une bonne qualité de l’environnement intérieur et le confort thermique des occupants d’un bâtiment, des mesures passives et des mesures actives peuvent être mises en place.

> Les mesures passives sont des mesures architecturales et constructives de protection thermique telles que l’isolation thermique de l’enveloppe, l’inertie thermique des composants de l’enveloppe adaptée, les protections solaires, les apports internes, le chauffage solaire passif et le refroidissement passif. La disposition des locaux joue également un rôle important dans la qualité du confort. Les stratégies du chaud et du froid sont illustrées ci-dessous.

> Les mesures actives sont idéalement prises en complément des mesures passives. Elles consistent en l’utilisation de technologies permettant de garantir le confort thermique par des actions mécaniques telles que les installations de chauffage et de refroidissement.

L’enveloppe doit donc être capable de gérer les apports passifs internes et externes.

Aujourd’hui, la qualité des enveloppes des bâtiments neufs ou touchés par une transformation ou un changement d’affectation est réglementée. Les exigences relatives à la performance thermique de l’enveloppe tirées de la norme SIA 380/1 servent de base aux cantons en matière de prescriptions énergétiques.

(Seite in übersetzung)

Une façade est la face extérieure d’un bâtiment ou l’ensemble de faces que l’on voit globalement de l’extérieur. La façade désigne aussi bien la construction réelle que la projection en plan au stade de projet, dénommée "élévation". L’ingénierie de façade consiste à effectuer des constats et analyses afin d’améliorer la performance énergétique d’un bâtiment grâce à un bilan thermique et un test BlowerDoor.

Définir les types de façades peut porter à discussion. En nous limitant aux constructions modernes, on différencie deux genres principaux de façades :

• les façades maçonnées dites "lourdes" : elles se définissent comme des constructions formées de murs et baies (embrasures) comprenant les éléments de remplissage (fenêtres et protections solaires extérieures, portes, etc.), de hors-œuvre (balcons, porche, auvents) et d’ornements (balustrade, etc.). Ce type de façades regroupe essentiellement les façades en maçonnerie ou béton comprenant aussi bien les murs en pierre, briques, etc., jusqu’au béton armé.

• les façades dites "légères" : elles se définissent comme des façades construites sur une ossature de bâtiment avec des matériaux de masse faible, industriels, par opposition à la construction traditionnelle en maçonnerie ou en béton.

Les types de façades mentionnés ci-dessus sont les plus communs. D'autres types de façade, plus spécifiques, existent. Parmi les plus répandus, on citera la façade lourde à revêtir (mur « lourd » et face extérieure « légère ») et les façades préfabriquées (modules lourds, légers ou composants).

Les façades dites légères sont les plus complexes. Le type le plus répandu est la façade rideau. Les façades légères permettent de mettre en œuvre une large palette de matériaux et de réaliser des compositions architecturales sur mesures dans différentes épaisseurs. Elles reprennent des efforts au vent sans reprendre des charges liées à la structure des bâtiments. De plus, elles sont légères, ce qui offre un avantage en termes de mise en œuvre ou de charge sur les structures. Cependant, l’isolation et l’inertie thermique restent encore aujourd’hui mal maîtrisées.

Une façade rideau légère est constituée de plusieurs éléments. Ci-dessous une liste des composants principaux :

En raison du grand nombre d’options et de configurations de dessin possibles, la façade légère peut être classifiée selon plusieurs critères. Deux ou trois de ces critères doivent être spécifiés afin de pouvoir décrire d’une manière basique le type de solution approprié. Les principaux critères sont :

- Selon le type de construction du réseau :

• Les façades poteaux-traverses : l’ensemble du système "poteau-traverse" est monté sur le chantier avec éléments de remplissage (panneaux et verres).
• Les façades par éléments : les éléments de façades sont préfabriqués en usine (cadres + panneaux + verres + etc…) et posés sur le chantier en un seul élément (d’un ou deux étages).

- Selon le type de fixation des remplissages (en général du verre) :

• Les façades VEP (Verre Extérieur Parclose) : le verre est fixé avec des parcloses extérieures.
• Les façades VEC (Verre Extérieur Collé) : le verre est fixé avec un moyen de collage (silicone structurel ou autres), et la vision depuis l’extérieur est un verre sans profil.
• Les façades VEA (Verre Extérieur Agraphé) : le verre est fixé avec des éléments de fixations ponctuelles, en principe près des angles, sans besoin d’installer des profils continus derrière le verre.
  

- Selon le type d’enveloppe :

• Simple peau : la façade est composée d’une seule peau ordinairement étanche.
• Double peau : la façade est composée de deux peaux, ordinairement la première est étanche et la peau extérieure est ventilée. La paroi intérieure est plus massive et capable d’accumuler la chaleur.

- Selon la forme :

• Droite : façade conventionnelle des bâtiments de plan rectangulaire.
• Cintrée : façade avec des profils (ordinairement horizontaux) qui suivent une trajectoire polygonale.
• Bombée : façade avec des profils (ordinairement horizontaux) cintrés pour suivre une forme curviligne avec des verres qui suivent cette ligne.
• Inclinée : façade non verticale.
• 3D : façade de géométrie complexe qui doit être traitée avec des logiciels 3D lors de sa conception et de sa réalisation.

- Selon le matériel de fabrication du réseau :

• Aluminium
• Acier
• Bois
• Verre
• Mixte

- Selon la performance additionnelle demandée :

• Anti-feu : façade capable de répondre aux demandes spécifiques de résistance au feu en termes de temps, de stabilité et d'isolation.
• Acoustique : façade avec système de joints, chambres, verres, etc. qui permettent d’obtenir une amélioration acoustique.
• Anti-bombe : façade renforcée, munie de fixations de verre spécifiques pour résister aux surpressions imprévues.

- Selon le principe de fonctionnement :

• Standard : façade classique fermée avec performances d’étanchéité à l’eau et à l’air variables.
• Ventilé : façade avec joints de revêtement extérieur ouverts pour éviter la surchauffe de la couche de parement grâce à l’aération, l'air circulant entre l’isolation et le revêtement.
• Respirant : lame d'air entre deux vitrages en communication avec l’extérieur permettant de maintenir un coussin d'air ventilé entre deux vitrages.

De plus, les types de matériaux utilisés pour le remplissage de la façade sont nombreux : verre, pierre, panneaux composites, panneaux sandwich, tôles métalliques, panneaux préfabriqués, GRC, toiles, etc.

(Seite in übersetzung)

La fenêtre est une baie comportant une fermeture vitrée, pratiquée dans une façade d'un bâtiment pour permettre l'entrée de la lumière, la vision vers l'extérieur et, habituellement, l'aération.

Parmi les composants d’une façade, les fenêtres jouent un rôle primordial dans le sens où elles apportent la lumière naturelle dans les pièces et qu’elles peuvent être utilisées pour la ventilation naturelle. Pour qu’elles soient efficaces énergétiquement parlant, nos ingénieurs de façade procèdent à un audit énergétique et à un test BlowerDoor afin de dresser des constats et analyses pour améliorer la performance énergétique d’un bâtiment.

Un système de fenêtre peut être constitué de plusieurs éléments selon diverses configurations. Ci-dessous une liste des composants principaux d'une fenêtre :

 Les systèmes de châssis des fenêtres les plus courants sont fabriqués en :

• Aluminium
• PVC
• Bois
• Bois-Métal

Plusieurs types d'ouverture des fenêtres sont possibles, les principaux sont listés ci-après :

Fenêtre à la française
Ouvrants en vantail pivotant verticalement sur leur bord vers l’intérieur avec charnières sur le dormant. Elle est souvent complétée par un châssis fixe horizontal situé sous le vantail ouvrant.

Fenêtre oscillo-battante
Ouvrants en vantail pivotant verticalement sur leur bord dito l’ouvrant à la française, charnières basses désactivées sur le dormant pour la première position, en deuxième position, vantaux basculant horizontalement en imposte vers l’intérieur sur leurs bords inférieurs avec fiches de charnières basses activées et fiches de charnières latérales désactivées sur le dormant. Type de fenêtre assez courant dans une cuisine.

Fenêtre à l’anglaise
Ouvrants en vantail pivotant verticalement sur leur bord vers l’extérieur avec charnières sur le dormant (comme des volets extérieurs).

Fenêtre pivotante
Un ouvrant à pivot vertical en son milieu pivotant sa moitié droite ou gauche vers l’extérieur et son autre moitié vers l’intérieur en rotation.

Fenêtre basculante
Ouvrant pivotant horizontalement en rotation sur pivots basculant sa grande moitié basse vers l’extérieur et la petite moitié haute vers l’intérieur. Très courante comme fenêtres dans un plan incliné de toiture.

Fenêtre à guillotine ou fenêtre à l’américaine
Un châssis remontant et un châssis fixe ou bien deux châssis mobiles solidarisés par câbles pour « monter-descendre » en coulissant verticalement dans le dormant.

Fenêtre coulissante
Un châssis mobile et un châssis fixe ou bien deux châssis mobiles coulissant horizontalement et parallèlement dans le dormant. Type de fenêtre assez courant pour des ouvertures de grandes dimensions exposées au vent, par exemple les baies de véranda, ou comme fenêtre simple dans des lieux sécurisés comme les écoles et hôpitaux.

Fenêtre à soufflet
Un ouvrant basculant horizontalement en projection vers l’intérieur sur son bord inférieur avec charnières sur le dormant.

Fenêtre à l’italienne
Un ouvrant basculant horizontalement vers l’extérieur en descendant son bord supérieur par guidage dans les montants du dormant et relié à son bord bas au dormant par des barres.

Fenêtre à la canadienne
Un ouvrant basculant horizontalement vers l’intérieur en remontant son bord inférieur par guidage dans les montants du dormant et relié au dormant à son bord haut par des barres.

Fenêtre à l’australienne
Un ouvrant du dessous basculant horizontalement vers l’intérieur en remontant son bord inférieur par son guidage dans les montants du dormant et retenu au dormant sur son bord haut par une extrémité des barres pivotantes en leur milieu qui le solidarisent avec l’ouvrant du dessus, un ouvrant du dessus basculant horizontalement vers l’extérieur en descendant son bord supérieur par son guidage dans les montants du dormant et retenu au dormant sur son bord bas par l’autre extrémité des barres pivotantes en leur milieu qui le solidarisent avec l’ouvrant du dessous.

Fenêtre accordéon
Ouvrants rendus solidaires par articulation verticale et guidés horizontalement par le dormant en repliement en accordéon.

Fenêtre en jalousie
Multiples vitres (ou lattes de bois pour les volets en jalousie) pivotant horizontalement en leur milieu par des pivots au dormant solidarisées par barre latérale. Lames s’appuyant sur elles-mêmes à la fermeture.

(Seite in übersetzung)

La toiture est la surface ou couverture couvrant la partie supérieure d'un édifice, permettant principalement de protéger l'intérieur contre les intempéries et l'humidité. Grâce à nos ingénieurs de façade qui savent effectuer un bilan thermique et un test BlowerDoor, vous pouvez diminuer la consommation d’énergie de votre bâtiment. Ils effectueront tous les constats et analyses nécessaires pour améliorer la performance énergétique de votre bâtiment.

D’une forme basique, la toiture peut être classifiée selon le type de sous-construction que va supporter la couverture :

• Béton
• Acier
• Bois

Les développements dans le domaine du verre permettent actuellement d'utiliser ce matériau comme structure primaire pour des bâtiments de de haut standing.

Les lanterneaux sont des éléments légers qui sont intégrés à la toiture et qui assurent l’éclairage naturel et zénithal des bâtiments industriels et commerciaux. Ils peuvent, en s’entrebâillant, assurer la ventilation de tous types de constructions et en s’ouvrant de 90°, assurer l’accès à la toiture et la fonction d’exutoire de désenfumage.

(Seite in übersetzung)

Le rayonnement solaire qui atteint une surface vitrée est réfléchi, transmis et absorbé dans des proportions variables suivant la nature du vitrage. On peut chercher à privilégier une seule de ces trois qualités (c'est le cas des immeubles de bureau qui cherchent à réduire la transmission lumineuse), mais suivant le cas il est également possible de garder une certaine harmonie entre ces trois facteurs grâce à l’ingénierie de façade. Nos constats et analyses vont permettre d’effectuer un audit énergétique et un test BlowerDoor afin d’améliorer la performance du bâtiment..

Le facteur solaire g ou transmission énergétique représente la proportion du flux énergétique que le vitrage (combiné ou non avec un store) laisse passer, qui s'exprime en pourcentage du rayonnement reçu, que l'on appelle facteur solaire g. Il représente la somme du rayonnement énergétique transmis et celle du rayonnement absorbé puis retransmis vers l'intérieur par le vitrage.

En cas d’utilisation de verres de protection solaire, les valeurs g vont de env. 40% pour les plus légères à env. 15% pour les plus performantes. L'utilisation de verres de protection solaire dynamique de type électrochrome offre une flexibilité de la valeur g de env. 40% à env. 5% avec un même verre.

(Seite in übersetzung)

Où « disparaît » l’énergie ?

On estime que 50 à 75% des déperditions de chaleur d’un bâtiment se font au niveau de l’enveloppe. Le schéma ci-dessous montre pour une maison individuelle typique, les diverses utilisations que représente, suivant les parts, la consommation totale d’énergie (100% correspond à la totalité de l’approvisionnement énergétique pour le chauffage, l’eau chaude et l’électricité). L’indice de consommation d’énergie d’un bâtiment pour le chauffage est un bon indicateur permettant rapidement de situer le niveau d’isolation et la qualité énergétique de l’enveloppe. L’indice de consommation d’énergie peut être obtenu en introduisant vos données dans le calculateur du site internet des Services Cantonaux de l’énergie et de l’environnement.

TRANSFERTS DE CHALEUR

Les transferts de chaleur au niveau de l’enveloppe des bâtiments se font essentiellement par conduction dans la matière immobile, par convection dans les fluides, par rayonnement dans les milieux transparents et par évaporation-condensation de vapeur d’eau.

Conduction

Ce mode de transfert thermique est provoqué par une différence de température entre 2 points d’un même milieu. L'absence de déplacement de matière constitue sa caractéristique principale. La chaleur est transmise par agitation thermique des atomes qui cèdent leur énergie cinétique aux atomes voisins.

Convection

On estime que les fuites d’air résultant de défauts d’étanchéité à l’air des composants d’enveloppe sont responsables de coûts énergétiques élevés pendant la saison de chauffage et de climatisation.

Rayonnement

Le rayonnement est à l'origine des deux tiers des pertes de chaleur par une fenêtre standard. La transmission d’énergie thermique par rayonnement au niveau des fenêtres a été considérablement réduite grâce à l’application d’une couche à basse émissivité. Cette couche mince d’oxyde métallique invisible appliquée directement sur la surface du verre offre un avantage important en hiver en permettant à l’énergie thermique du soleil de pénétrer dans l’espace d’habitation tout en réfléchissant la chaleur produite à l’intérieur dans l’espace d’habitation.

ISOLATION THERMIQUE/PERFORMANCE

La valeur U est le coefficient de transmission thermique qui indique la déperdition de chaleur exprimée en Watt par mètre carré d’un élément du bâtiment pour une différence de température d’un degré Kelvin, par unité de temps. (W/m²K). Une petite valeur U est donc le signe d'une faible déperdition de chaleur et d'une protection thermique efficace.

Le besoin de chaleur pour le chauffage pour une année est calculé en comptabilisant les déperditions par transmission et par renouvellement de l’air puis en déduisant les apports de chaleur internes et solaires calculés selon des heures de chauffage par an. La simulation du bilan énergétique permet de déterminer la consommation probable d’un projet. Que ce soit au niveau du projet ou au stade de la réhabilitation, le bilan énergétique permet de chiffrer la consommation d’énergie de différentes variantes.

On parle de ponts thermiques dès qu’il y a discontinuité entre des matériaux isolants et des parois de structure. Ils représentent une perte de chaleur qui va s’effectuer par conduction entre deux éléments constitutifs du bâti.

On fait cependant une distinction entre les ponts thermiques géométriques, qui se trouvent à tout endroit de courbure dans la couche isolante ou dans la paroi tels les angles et les coins, et les ponts thermiques matériels, qui se trouvent à tout endroit où la couche isolante est interrompue ou traversée par un matériau plus conducteur. On classe de façon usuelle les ponts thermiques en deux catégories :

• Linéaires : ils ont une certaine longueur (intercalaire de vitrages, pied de dalle)
• Ponctuels : ils sont généralement présents au niveau des systèmes de fixation qui interrompent la couche isolante (poteau, vis, ...)

Pour pallier les problèmes énergétiques d’un bâtiment, l’ingénierie de façade permet d’effectuer un bilan thermique et un test BlowerDoor afin de diminuer la consommation d’énergie. Nos ingénieurs dressent des constats et analyses pour améliorer la performance du bâtiment.