Les attentes des concepteurs (et de leurs clients) ont évolué en parallèle avec les technologies de la fabrication des vitrages. Ils doivent désormais tenir compte d'un large panel de besoins et d’exigences normatives ou non : lumière, transparence, intimité, confort thermique et acoustique, fonctionnalités additionnelles, esthétique, entretien, dimensions, poids, forme, situation, résistance physico-chimique et au feu, sécurité, connexion, coût, … autant de paramètres qui ne sont pas nécessairement compatibles.

Choisir un vitrage est très complexe, choisir le bon encore plus.

Une méthode : la hiérarchisation

La première étape de la démarche consiste donc à lister les besoins et les contraintes de chaque projet, puis de les classer par ordre d’importance pour finalement déterminer les incontournables (parce qu’ils sont réglementaires, atteignent les limites techniques ou budgétaires, par exemple), les compromis et les laissés pour compte.

La deuxième est de confronter cette liste avec les gammes de vitrages disponibles sur le marché. Elle peut aussi inciter à passer en production un prototype ou aboutir à des recherches spécifiques pour développer un nouveau produit. Il est évident que le cas le plus fréquemment rencontré est le premier, de même que les critères les plus courants sont les dimensions, l’efficience visuelle et thermique. Souvent plusieurs options sont possibles.

La troisième sera de sélectionner une des solutions les plus adaptées. Et si nécessaire, recommencer le cycle en cours de projet.

Quelques critères

L’objectif de cet article n’est pas de vous livrer la recette miracle. Elle n’existe pas. Nous allons mettre l’accent sur certains de ces critères fondamentaux ou inhabituels. Sur des sites professionnels tels celui du Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC - Belgique), du Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB - France) ou du Conseil national de recherches du Canada, vous trouverez des outils, des méthodes, des abaques, des recommandations.

Les dimensions

Au début de l'histoire, il n'y avait pas de verre mais seulement du cuir ou des membranes animales. Puis est venu le verre à vitre. Son usage se répand dans les villes romaines pendant le 1er siècle après JC. Irrégulier, il est plus translucide que transparent. Les carreaux découpés au format de ± 30 x 30 cm (soit 0,09 m²) sont insérés dans des cadres de bois, de bronze ou directement dans le mortier. Leur plus grande dimension est inférieure au mètre.

Aujourd’hui, l’industrie est capable de produire une plaque de verre de 6,00 x 3,30 m d’un seul tenant, un peu plus de 19 m² et quasi une tonne. Un tel verre est considéré comme momunental, il l’est d’ailleurs dès qu’une de ses dimensions dépasse les 4,50 m. Les châssis devront se montrer discrets et surtout solides. L’aluminium est renforcé (ou remplacé) par de l’acier et ce d’autant plus s’ils sont ouvrants. De tels vitrages sont réservés à des bâtiments commerciaux, de prestige et toujours dans les niveaux inférieurs. Leur utilisation dans des habitations à l’image de cette maison anversoise reste exceptionnelle.

Town House in Antwerp / sculp.IT architecten
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Image © Luc Roymans pic.twitter.com/KSDSK4R0e0

— ArchDaily (@ArchDaily) December 4, 2017

Simple vitrage, double, mais encore ?

Le double vitrage est le plus couramment placé bien que le triple (voire le quadruple pour des cas très particuliers) tende à prendre des parts de marché. S’il est utilisé simple, le vitrage doit absolument être traité pour améliorer son efficacité thermique.

Dans un châssis à vitrage multiple, les feuilles de verre peuvent avoir des caractéristiques différentes selon leur position car les attentes varient suivant que l’on se place en extérieur ou en intérieur, l’emplacement ou l’orientation. Un vitrage feuilleté sera placé en extérieur pour éviter l’intrusion et en intérieur pour la défenestration. La démarche est similaire pour la protection solaire. Dans nos contrées, il est important de limiter l’apport solaire en été afin d’éviter les surchauffes et devoir recourir à de coûteux et énergivores systèmes de climatisation. La préférence se portera sur des vitrages à sélectivité élevée. En hiver, par contre, le soleil est un chauffage d'appoint, naturel et bienvenu. La déperdition thermique devra, elle, être limitée au maximum. Mais dans tous les cas, pour le confort visuel, la perte de transparence doit être limitée.

Outre l’aspect décoratif, l’impression digitale peut intervenir dans le contrôle thermique par ombrage ou réflexion du rayonnement, dans la production d’énergie avec le vitrage photovoltaïque mais nous verrons qu’elle a aussi un rôle environnemental à jouer.

Les traitements

Le traitement du verre, dans la masse, en surface ou en sandwich par la pose d’un film intercalaire entre deux feuilles permet d’en améliorer les propriétés ou de développer de nouvelles fonctionnalités.

Outre l’efficacité thermique, l’augmentation des performance peut porter sur : la résistance au feu, à l’élévation de température, au choc thermique, la résistance mécanique, l’amélioration acoustique, l’auto-nettoyage (effet lotus), la stabilité du comportement et de l’apparence , l’auto-réparation (polymère vitreux), la désinfection, ...

Et les oiseaux ?

La collision des oiseaux avec les parois vitrées est un réel problème. Ils sont plusieurs centaines de millions à mourir chaque année parce qu’ils ne les identifient pas comme un obstacle. La situation empire en période migratoire et avec la multiplication des immeubles largement vitrés.

Les recherches ont mené au développement de verres qui restent transparents pour l’oeil humain mais deviennent perceptibles aux volatiles. Deux exemples :

1. un verre feuilleté contenant un film réfléchissant le rayonnement ultra-violet. Cette astuce ne sera perçue par l’oeil humain qu’en temps de pluie;
2. un verre photovoltaïque. Il s’agit toujours d’un film incorporé/imprimé entre les feuilles d’un vitrage. Cette solution peut être combinée avec la précédente. La transparence varie suivant les appariements, les films choisis et peut même déboucher sur des versions colorées.

L’autre option est le verre translucide.

Des motifs visibles et/ou colorés sont incorporés au verre avec une perte plus ou moins grande de transparence. Ici aussi plusieurs techniques sont disponibles :

• l’impression céramique, une technologie plus récente et au panel de décorations plus varié que la traditionnelle gravure sur verre;
• l’impression numérique, cette dernière étant plus souple. Le choix portera sur l’une ou l’autre en fonction de la situation du verre et des fonctionnalités attendues, de la surface à traiter et du motif. Les deux techniques peuvent même être utilisées simultanément;
• le verre dichroïque est un verre chatoyant obtenu en intercalant des micro-couches de verre de quartz et d'oxydes métalliques. Il réfléchit la lumière comme le ferait un kaléidoscope;
• le verre translucide proprement dit. 

Le choix du motif, son positionnement et sa répétitivité sont également des facteurs à prendre en considération. Ce sujet a fait l’objet d’une étude par Dip-Tech, une entreprise américaine (avec plusieurs sièges à l’international) spécialisée dans le traitement du verre par impression numérique ou céramique. Elle a été approuvée par l'American Bird Conservancy et conclut à l’efficacité supérieure de triangles disposés aléatoirement sur les points ou les lignes. De même, si pour l’espacement entre les motifs, la règle habituelle est de ± 5cm à l’horizontal sur 10 en vertical, passer à une trame de ± 5cm sur 5 élargit la protection à des espèces plus petites. Même si la démarche n’est pas suffisamment répandue, certaines villes, sensibilisées à cette question environnementale et urbanistique, l’intègrent dans leur réglementation. A San Francisco, par exemple, pour 90% des bâtiments vitrés de plus de 18 mètres, des mesures de protection ont été prises.

Des interventions postérieures restent envisageables mais pas toujours applicables : pose de rideaux, de plantes ou encore d'un éclairage artificiel (qui consomme inutilement de l’énergie). Traiter le problème dès la conception est la meilleure solution, aussi bien pour les oiseaux que pour tous les autres usages du verre. 

Un bonus ...

... parce que l'article de Marie Gathon (Journaliste Levif.be) sur « Le verre comme alternative écoresponsable au plexiglas » vaut la peine d'être signalé.

Le plexiglas est partout et vient à manquer. Il existe pourtant une alternative plus durable 🌍 et locale. ⤵️ https://t.co/gqNF0oftyZ

— Trends-Tendances (@redacTendances) June 11, 2020

Sources :
- « How to Choose the Right Glass for Your Projects », José Tomás Franco (traduction Maggie Johnson), 2019 , www.archdaily.com
- « Quel vitrage pour une fenêtre de toiture ? », N. Heijmans, ir., chef adjoint du laboratoire Caractéristiques énergétiques (CSTC) et L. Lassoie, ing., chef adjoint du département Communication et gestion (CSTC ), www.cstc.be
- « Le verre chez les Romains », Legion VIII Augusta, leg8.fr
- « Verre et contrôle solaire », Glaverbel, 2004, www.idverre.net
- « Le vitrage photovoltaïque transparent entre dans la cour des grands », Grégoire Noble, 28/10/2016, www.batiactu.com
- « How to Choose Glass that Prevents Birds from Colliding with Buildings », Antonia Piñeiro, 02/06/2020, www.archdaily.com
- « Riou Glass imagine un verre chauffant auto-désinfectant  », 15/05/2020, www.batiactu.com
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