Bien planifier la fenestration

Qu'il s'agisse de sélectionner le ou les verres composant une fenêtre, de développer une stratégie d'occultation solaire pertinente ou encore d'élaborer un système complexe tel qu'une façade double peau, les équipes de conception font inévitablement face à plusieurs interrogations au moment de concevoir une fenestration à la fois performante et adaptée à leurs projets. Ultimement, tel que mentionné dans le livre Window Systems for High-Performance Buildings [1], les concepteurs ne sont limités que par leur imagination et leur capacité à comprendre et analyser l'interdépendance unissant les nombreux paramètres relatifs aux fenêtres, au confort des occupants, à l'éclairage naturel et à la performance énergétique des bâtiments.

Aspect contraignant, la fenestration nécessite une attention particulière, et ce, à toutes les étapes du processus de conception. Ainsi, dès les premières esquisses d'un projet, les choix relatifs à l'orientation des façades, la forme et la dimension des espaces intérieurs d'un bâtiment auront un impact majeur sur la fenestration à concevoir. Cette dernière, pour sa part, aura d'importantes répercussions à la fois sur le confort visuel et thermique des occupants ainsi que sur la performance énergétique globale de l'édifice.

En effet, le type de fenêtre retenu (sélection de verre, type d'assemblage, matériaux composant les cadres et les meneaux, etc.) aura tôt fait d'influencer le choix et le dimensionnement des systèmes mécaniques ainsi que le déploiement des équipements de contrôle nécessaires à la bonne gestion de l'édifice. Étonnamment, en fonction du type de bâtiment (immeuble de bureaux, commerce, école, etc.) et des conditions climatiques du site d'implantation, jusqu'à 74 % des charges de chauffage et 63 % des charges de climatisation peuvent être attribuables aux fenêtres.

Premières considérations

De toute évidence, une fenestration bien planifiée et performante a le potentiel d'ajouter énormément de valeur à un bâtiment. Pour ce faire, les concepteurs se doivent, avant toute chose, de considérer les caractéristiques climatiques propres au site d'implantation du projet.

Une stratégie solaire passive est-elle envisageable ? En tenant compte de la course du soleil (azimut et altitude solaires), quels dispositifs d'occultation permettraient de bonifier le confort des occupants ? Quels points de vue sur l'extérieur doivent être privilégiés ? En répondant à des questions de ce genre et en se référant à de bonnes règles du pouce, le concepteur pourra orienter son travail et espérer proposer une fenestration de qualité.

Multiples variables

Au cours des années, plusieurs projets de recherche ont contribué à générer les connaissances et les règles du pouce nécessaires à la conception d'une fenestration performante. À titre d'exemple, un projet mené par Marie-Claude Dubois [2] et récemment publié dans Lighting Research and Technology a permis, par le biais de simulations informatisées, de quantifier le niveau d’autonomie en éclairage d’un bureau aménagé en périphérie d'un édifice érigé dans diverses villes, entre autres Montréal. Ces travaux ont considéré diverses variables relatives à la fenestration : ratio fenêtres/mur, orientation des façades, réflectances des surfaces intérieures, transmittance du verre, le recours à des stores vénitiens pour occulter ainsi que divers systèmes de gradation et d’interrupteurs pour contrôler l’éclairage artificiel.

En tenant compte exclusivement de l’apport en éclairage naturel, les résultats indiquent qu’un ratio fenêtres/mur variant entre 20 % et 40 % permet généralement d'assurer l'autonomie en éclairage. Dans les faits, un ratio de 40 % est requis pour une façade nord alors qu’un ratio de 20 % est suffisant au sud et qu’un ratio intermédiaire de 30 % est adéquat pour une façade orientée est ou ouest. De plus, l’utilisation de verre à transmittance faible nécessitera un ratio fenêtres/mur plus élevé (environ 60 %) afin d’offrir la même autonomie en éclairage qu’un ratio de 20 % avec une fenestration composée de verre à transmittance élevée.

Les résultats indiquent aussi que les réflectances des surfaces intérieures ont un impact significatif sur l’autonomie en éclairage et que le choix de systèmes de gradation et d’interrupteurs a un impact encore plus important sur la consommation d’électricité que le ratio fenêtres/mur, l’orientation et les autres variables considérées. Voilà qui confirme l'importance d'une conception intégrée lorsqu'il est question de fenestration.

L’auteur est stagiaire en architecture chez Coarchitecture (anciennement Hudon Julien Associés), bénévole au sein de la section du Québec du CBDCa et membre d’ECOOP, une coopérative offrant divers services de consultation en science du bâtiment.

1 - Carmody, J. et al. (2004) Window Systems for High-Performance Buildings, New York: W.W. Norton & Company.

2 - Dubois, M-C., Foldberg, K. (2012) Daylight utilisation in perimeter office rooms at high latitudes: Investigation by computer simulation, Lighting Research and Technology, disponible en ligne, 8 février 2012.