Comment Fonctionne le verre à faible émissivité

Le verre est l’un des matériaux de construction les plus populaires et les plus polyvalents utilisés aujourd’hui, en partie en raison de ses performances solaires et thermiques en constante amélioration. Une façon d’atteindre cette performance est l’utilisation de revêtements à faible émissivité passifs et à contrôle solaire. Alors, qu’est-ce que le verre à faible émissivité? Dans cette section, nous vous donnons un aperçu détaillé des revêtements.

Pour comprendre les revêtements, il est important de comprendre le spectre de l’énergie solaire ou l’énergie du soleil. La lumière ultraviolette (UV), la lumière visible et la lumière infrarouge (IR) occupent toutes différentes parties du spectre solaire – les différences entre les trois sont déterminées par leurs longueurs d’onde.

• La lumière ultraviolette, qui provoque la décoloration des matériaux intérieurs tels que les tissus et les revêtements muraux, a des longueurs d’onde de 310 à 380 nanomètres lors des rapports sur les performances du verre.
• La lumière visible occupe la partie du spectre entre les longueurs d’onde d’environ 380 à 780 nanomètres.
• La lumière infrarouge (ou énergie thermique) est transmise sous forme de chaleur dans un bâtiment et commence à des longueurs d’onde de 780 nanomètres. L’infrarouge solaire est communément appelé énergie infrarouge à ondes courtes, tandis que la chaleur rayonnant des objets chauds a des longueurs d’onde plus élevées que le soleil et appelée infrarouge à ondes longues.

Des revêtements à faible émissivité ont été développés pour minimiser la quantité de lumière ultraviolette et infrarouge qui peut traverser le verre sans compromettre la quantité de lumière visible transmise.

Lorsque la chaleur ou l’énergie lumineuse est absorbée par le verre, elle est soit déplacée par l’air en mouvement, soit réémise par la surface du verre. La capacité d’un matériau à rayonner de l’énergie est connue sous le nom d’émissivité. En général, les matériaux hautement réfléchissants ont une faible émissivité et les matériaux ternes de couleur plus foncée ont une émissivité élevée. Tous les matériaux, y compris les fenêtres, rayonnent de la chaleur sous forme d’énergie infrarouge à ondes longues en fonction de l’émissivité et de la température de leurs surfaces. L’énergie rayonnante est l’un des moyens importants de transfert de chaleur avec les fenêtres. La réduction de l’émissivité d’une ou plusieurs des surfaces vitrées améliore les propriétés isolantes d’une fenêtre. Par exemple, le verre non couché a une émissivité de.84, tandis que Vitro Architectural Glass ‘ (anciennement PPG glass) contrôle solaire le verre Solarban® 70XL a une émissivité de.02.

C’est là que les revêtements à faible émissivité (ou verre à faible émissivité) entrent en jeu. Le verre à faible émissivité a un revêtement transparent microscopiquement fin – il est beaucoup plus fin qu’un cheveu humain — qui réfléchit l’énergie infrarouge à ondes longues (ou la chaleur). Certains low-e reflètent également des quantités importantes d’énergie infrarouge solaire à ondes courtes. Lorsque l’énergie thermique intérieure tente de s’échapper vers l’extérieur plus froid pendant l’hiver, le revêtement à faible émissivité réfléchit la chaleur vers l’intérieur, réduisant ainsi la perte de chaleur rayonnante à travers le verre. L’inverse se produit pendant l’été. Pour utiliser une analogie simple, le verre à faible émissivité fonctionne de la même manière qu’un thermos. Un thermos a une doublure argentée, qui reflète la température de la boisson qu’il contient. La température est maintenue en raison de la réflexion constante qui se produit, ainsi que des avantages isolants que l’espace d’air procure entre les coques interne et externe du thermos, similaire à une unité de verre isolant. Étant donné que le verre à faible émissivité est composé de couches extrêmement minces d’argent ou d’autres matériaux à faible émissivité, la même théorie s’applique. Le revêtement argenté low-e reflète les températures intérieures à l’intérieur, gardant la pièce au chaud ou au froid.

Types de revêtements à faible émissivité & Procédés de fabrication

Il existe en fait deux types de revêtements à faible émissivité différents: revêtements passifs à faible émissivité et revêtements à contrôle solaire à faible émissivité. Les revêtements passifs à faible émissivité sont conçus pour maximiser le gain de chaleur solaire dans une maison ou un bâtiment afin de créer un effet de chauffage “passif” et de réduire la dépendance au chauffage artificiel. Les revêtements à faible émissivité à contrôle solaire sont conçus pour limiter la quantité de chaleur solaire qui passe dans une maison ou un bâtiment dans le but de garder les bâtiments plus frais et de réduire la consommation d’énergie liée à la climatisation.

Les deux types de verre à faible émissivité, passif et à contrôle solaire, sont produits par deux méthodes de production primaires: pyrolytique, ou “couche dure”, et Dépôt sous vide par pulvérisation magnétron (MSVD), ou “couche douce”. Dans le processus pyrolytique, qui est devenu courant au début des années 1970, le revêtement est appliqué sur le ruban de verre pendant sa production sur la ligne de flottage. Le revêtement “fusionne” ensuite à la surface du verre chaud, créant un lien fort très durable pour le traitement du verre pendant la fabrication. Enfin, le verre est découpé en feuilles de stock de différentes tailles pour être expédié aux fabricants. Dans le procédé MSVD, introduit dans les années 1980 et continuellement raffiné au cours des dernières décennies, le revêtement est appliqué hors ligne sur du verre prédécoupé dans des chambres à vide à température ambiante.

En raison de l’évolution historique de ces technologies de revêtement, les revêtements passifs à faible émissivité sont parfois associés au processus pyrolytique et aux revêtements à faible émissivité à contrôle solaire avec MSVD, cependant, ce n’est plus tout à fait exact. En outre, les performances varient considérablement d’un produit à l’autre et d’un fabricant à l’autre (voir le tableau ci-dessous), mais des tableaux de données sur les performances sont facilement disponibles et plusieurs outils en ligne peuvent être utilisés pour comparer tous les revêtements à faible émissivité sur le marché.

Emplacement du revêtement

Dans un IG à double panneau standard, il existe quatre surfaces potentielles sur lesquelles des revêtements peuvent être appliqués: la première (#1) surface fait face à l’extérieur, les deuxième (#2) et troisième (#3) surfaces se font face l’une à l’autre à l’intérieur de l’unité de verre isolant et sont séparées par une entretoise périphérique qui crée un espace d’air isolant, tandis que la quatrième (#4) surface fait face directement à l’intérieur. Les revêtements passifs à faible émissivité fonctionnent mieux sur la troisième ou la quatrième surface (la plus éloignée du soleil), tandis que les revêtements à faible émissivité de solar control fonctionnent mieux sur la surface la plus proche du soleil, généralement la deuxième surface.

Mesures de performance des revêtements à faible émissivité

Des revêtements à faible émissivité sont appliqués sur les différentes surfaces des unités de verre isolant. Qu’un revêtement à faible émissivité soit considéré comme un contrôle passif ou solaire, ils offrent des améliorations des valeurs de performance. Les éléments suivants sont utilisés pour mesurer l’efficacité du verre avec des revêtements à faible émissivité:

• La valeur U est la note donnée à une fenêtre en fonction de la perte de chaleur qu’elle permet.
• La transmittance de la lumière visible est une mesure de la quantité de lumière qui traverse une fenêtre.
• Le coefficient de gain de chaleur solaire est la fraction du rayonnement solaire incident admis à travers une fenêtre, à la fois directement transmis et absorbé & réémis vers l’intérieur. Plus le coefficient de gain de chaleur solaire d’une fenêtre est faible, moins elle transmet de chaleur solaire.
• Gain Lumière/ Soleil est le rapport entre le Coefficient de Gain de Chaleur Solaire (SHGC) de la fenêtre et son indice de transmittance de la lumière visible (VLT).

Voici comment les revêtements se mesurent en minimisant la quantité de lumière ultraviolette et infrarouge (énergie) qui peut traverser le verre sans compromettre la quantité de lumière visible transmise.

En pensant aux conceptions de fenêtres: la taille, la teinte et d’autres qualités esthétiques viennent à l’esprit. Cependant, les revêtements à faible émissivité jouent un rôle tout aussi important et affectent de manière significative les performances globales d’une fenêtre et les coûts totaux de chauffage, d’éclairage et de refroidissement d’un bâtiment.

Pour des informations techniques complètes sur la conception avec du verre à faible émissivité, lisez le document technique sur le verre architectural Vitro TD-131. Pour toute autre question sur le verre, veuillez communiquer avec Vitro Glass ou composer le 1-855-VTRO-GLS (1-855-887-6457).

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