S’il fut un temps où les menuiseries avaient pour seules fonctions de procurer un minimum vital de lumière ainsi qu’assurer un moyen de passage dans une paroi, tout en assurant une protection correcte par rapport aux éléments extérieurs que sont le vent, la pluie, le froid ou le chaud… les choses ont évolué.
Aujourd’hui les menuiseries extérieures ont, bien sûr, conservé leurs fonctions primaires mais, dans le but légitime d’accès au confort, un confort bien supérieur à celui qu’on attendait il y a 5 ou 10 décennies, on leur demande beaucoup plus.
Cet article est intégralement dédié aux menuiseries, de leur prise en compte lors de la conception de l’habitat jusqu’à la manière de les intégrer au bâti en passant par les matériaux employés et les types de vitrage.
Préalable
Les baies vitrées doivent désormais amener beaucoup de lumière naturelle, plus que le minimum nécessaire qui permettait, autrefois, de ne pas allumer une chandelle.
On attendait aussi qu’elles assurent un frein à la pénétration du vent. Aujourd’hui une menuiserie extérieure se doit d’être totalement étanche à toute fuite d’air, y compris lors d’une mise sous pression.
On chauffait peu et, partant de là, on se contentait de peu de chaleur à l’intérieur, ce qui ne posait pas de très gros problèmes de santé car on chargeait peu l’air ambiant en eau (peu de toilettes, peu de vaisselle, pas de lessives en intérieur, foyers ouverts…). Les vitrages, simples, laissaient filer allègrement les calories d’un côté à l’autre. Ces points ont déjà été abordés ici.
On savait que le soleil chauffait mais, vu la technicité des vitrages et des huisseries d’antan, l’apport de chaleur via les ouvertures extérieures était extrêmement limité.
Si de nombreux éléments de construction ont beaucoup progressé, nul doute que les menuiseries font partie du peloton de tête.
Un peu de terminologie
Monde complexe par excellence, vu le nombre de possibilités diverses proposées, il est nécessaire de connaître les bases de ce qui les définit ou les compose.
Types de menuiseries
- fixes : composées d’un seul élément, ne s’ouvrent pas,
- ouvrantes : elles sont composées de deux parties : le dormant (solidaire de la paroi support) et le(s) ouvrant(s). La partie mobile (ouvrant) s’ouvre par pivotage dans le plan horizontal, articulée sur un des montants verticaux de la partie fixée à la paroi,
- pivotantes : s’ouvrent aussi par rotation dans le plan vertical. Cependant l’axe de rotation ne se situe plus sur un des côtés verticaux de l’ouvrant mais quelque part sur les parties basse et haute de l’ouvrant (les traverses),
- battantes : s’ouvrent par pivotage dans le plan horizontal,
- oscillo-battantes : s’ouvrent à la fois par pivotage vertical sur un des côtés de l’ouvrant et, de façon limitée, par oscillation dans le plan horizontal, l’axe de cette rotation se situe en bas de l’ouvrant. En cas d’ouvrants multiples, généralement seul l’ouvrant muni de la poignée de commande est à la fois pivotant et battant.
- coulissantes : comme leur nom l’indique, à ouverture par coulissement. Du fait de leur technique, bien qu’il soit possible de les rendre aussi étanches à l’air que les autres, force est de reconnaître que, dans ce domaine, elles sont plus délicates à gérer que les types de menuiseries décrites ci-avant,
- coulissantes à frapper : se ferment par plaquage du coulissant sur le dormant ce qui limite le handicap de l’étanchéité au vent,
- à guillotine : s’ouvrent par coulissage vertical d’un ou plusieurs ouvrants. Très usitées dans les pays anglo-saxons, elles ne se rencontrent que très rarement en France. Comme pour les coulissantes, il est difficile d’en maîtriser l’étanchéité à l’air.
Les composants
- joints : ils sont de trois types selon l’usage qu’on en attend :
- ceux qui assurent l’étanchéité entre le bâti (dit aussi châssis) et le vitrage. Autrefois réduit au mastic de vitrier, désormais infiniment plus complexe et, souvent, à multiples composants,
- Ceux qui assurent l’étanchéité entre les ouvrants et les dormants ou entre les ouvrants eux mêmes. Ils sont généralement à lèvres, parfois compressibles, toujours posés sur les ouvrants (ce qui limite leur garantie à deux ans car considérés non liés au gros œuvre),
- ceux qui assurent l’étanchéité entre le dormant et le support (voir ci-après un développement spécifique à leur sujet),
- quincaillerie ou mécanisme : appareillage qui en permet l’ouverture et la fermeture. De plus en plus souvent, les fabricants proposent une version oscillo-battante. Elle permet d’ouvrir à la fois par rotation dans le plan horizontal et une ouverture partielle par abattage dans le plan vertical par rotation en pied de l’ouvrant. En cas d’ouvrants multiples généralement un seul est oscillo-battant, l’autre étant uniquement ouvrable par rotation classique,
- les charnières : autrefois appelées aussi paumelles. Désormais, avec les oscillo-battants, la quincaillerie est beaucoup plus complexe.
Etanchéité au vent
L’une des fonctions des menuiseries étant d’assurer une protection contre le vent, il est normal que les fabricants se soient, au fil du temps, penchés sur les moyens d’y parvenir.
Que de chemin parcouru depuis les simples feuillures entre les ouvrants et le dormant ainsi qu’entre les ouvrants eux-mêmes, en passant par les gueules de loup, pour arriver aux profils actuels avec chambre d’air piégé entre 2 niveaux de joints !
Que de chemin parcouru également depuis les simples parcloses clouées (petites pièces qui coincent un élément au fond d’une feuillure), puis le mastic de vitrier pour arriver, désormais, aux joints comprimés sur les deux faces du vitrage aidés par un calfeutrement en fond de feuillure !
Que de chemin parcouru depuis l’étanchéification sommaire via le plâtre ou l’enduit terre ou sable/chaux qui étaient réalisés après la pose du châssis contre l’épaulement dédié dans le gros œuvre du mur aux joints compressibles actuels !
Joints de pose
A la suite des évolutions présentées ci-avant, il est évident que l’étanchéité à l’air est dépendante des joints mis en œuvre.
Ceux intégrés par les fabricants avant la livraison de leurs produits sont, nécessairement, parfaitement adaptés à l’usage et correctement mis en œuvre. Faute de ceci, lors des essais, soit pour les tests de qualification de leurs productions, soit lors du test d’infiltrométrie sur le chantier, ils ne répondront pas aux normes devenues draconiennes.
Seuls les joints assurant l’étanchéité entre la menuiserie et son support, le mur, peuvent poser problème.
Pour être performante, l’étanchéité nécessite la mise en œuvre d’un joint et, pour être durable, ce joint doit répondre à divers critères.
Parmi ceux-ci, citons la nécessaire malléabilité afin de s’adapter à des volumes rarement très réguliers.
Ils devront aussi ne pas sécher et se figer rapidement car si le gros œuvre bouge, se rétracte ou se déforme, ils doivent continuer à remplir leur fonction en s’adaptant aux nouvelles formes de l’espace de jonction.
Ils doivent aussi résister aux intempéries, aux UV, à l’eau et être durables dans le temps.
Ils sont régis par le DTU 36.5, lequel couvre non seulement la pose mais aussi les menuiseries elles-mêmes.
Autant le dire d’emblée, si des joints sont réalisés en mousse expansive, ils peuvent répondre à plusieurs des critères ci-dessus… pendant une durée malheureusement très courte. Il sont donc disqualifiés d’emblée.
Les jointoiements doivent être réalisés avec des matériaux secs, ceci pour éviter tout retrait, particulièrement celui d’éventuels mortiers ou enduits humides.
Les seuls matériaux autorisés sont soit des joints en cartouche de première catégorie, types élastomère ou plastique, soit des bandes de mousse imprégnées, pré-comprimées ou pas.
Position selon le type d’isolation
Attendu qu’une bâtisse n’est pas un empilage d’éléments qui se succèdent et s’ajoutent les uns aux autres,
… attendu que l’acte de bâtir consiste plutôt en une succession d’actions visant à mettre en œuvre des éléments qui s’associent pour assurer chacun leur fonction sans compromettre la mission des autres et, au contraire,
… attendu que tous ces éléments doivent fonctionner de concert et permettre que chacun puisse être le plus efficace possible,
… attendu que, pour une de ses fonctions, une menuiserie se doit de limiter les fuites de calories,
… il est primordial que son châssis soit intégré à l’isolant, qu’il y ait une continuité entre les menuiseries et l’isolant.
Dans le cadre d’une Isolation Thermique Intérieure (ITI) rapportée sur un mur porteur, il faudra donc poser les châssis contre sa face intérieure, avant même d’isoler. Ainsi, lors de la pose de l’isolant, les dormants (partie fixe des menuiseries) seront enchâssés dans l’isolant, ce qui assurera bien une continuité dans les éléments assurant la conservation des calories, éliminant de facto les ponts thermiques.
Avec le même objectif de continuité dans les fonctions d’isolation, en cas d’Isolation Thermique par l’Extérieur (ITE), il faudra, a contrario, positionner les menuiseries sur la face extérieure des murs porteurs, avant la mise en place de l’isolant.
Les performances d’une menuiserie neuve
Les menuiseries bénéficient de classement au titre de leurs performances.
Plusieurs facteurs sont pris en compte pour évaluer leur impact sur le confort.
UW
L’unité globale de base est le UW (pdf) (W pour Window en anglais). Plus il est faible, meilleure est la performance thermique.
La performance du châssis, UF (F pour Frame en anglais), et celle du vitrage UG (G pour Glass en anglais), y contribuent toutes les deux.
Les progrès dans les matériaux (particulièrement les vitrages), celles liées à leur fabrication, leurs profils et la qualité des assemblages des éléments entre eux, conjuguées aux améliorations des joints ont permis de réels progrès.
Les évolutions sont telles qu’une menuiserie bois de 38 mm d’épaisseur à simple vitrage des années 1970 se verrait dotée d’un UW de l’ordre de 5, alors que les menuiseries les plus performantes d’aujourd’hui peuvent atteindre un UW inférieur à 0,7. En 60 ans les menuiseries ont augmenté leurs performances d’un facteur 7.
Vitrages
Si, indéniablement, les menuiseries ont évolué, dans leurs conceptions, dans leurs profils, elle ont aussi énormément progressé au niveau des vitrages.
Au fil des temps, l’évolution s’est faite du simple vitrage au triple vitrage. Autrefois seul composant du vitrage, le verre s’est vu adjoindre divers éléments allant du gaz emprisonné à des feuilles de très faible épaisseur qui lui sont ajoutées, en passant par de micro dépôts métalliques.
Il est possible, désormais, d’équiper les menuiseries de vitres qui, via du photovoltaïque, produisent de l’électricité. Il en est même qui sont auto-nettoyantes ou chauffantes et rafraîchissantes.
Des évolutions importantes en quelques décennies ont permis de réels gains au plan confort, tant l’hiver que l’été : nous aborderons ici les vitrages uniquement sous cet angle.
Simples
Qu’il fasse 3, 5 ou 5 mm d’épaisseur, voire plus, le simple vitrage sera toujours aussi inconfortable. Le lambda du verre est tellement mauvais, son effusivité tellement catastrophique, que quelques millimètres de plus ou de moins ne changeront quasiment rien à ses performances thermiques.
Ces valeurs sont présentées dans notre tableau dédié.
Il n’est même plus envisageable, de nos jours, d’équiper des menuiseries de ce genre de vitrage. Tout au plus et avant de faire mieux, certains les conservent dans l’ancien.
Doubles
Un double vitrage présente l’intérêt de limiter les fuites en ralentissant leur transfert par empêchement d’une convection entre les deux vitres. L’épaisseur maximale de la chambre entre les deux feuilles de verre est normalement inférieure à 20 mm, car, au-delà, une cellule de convection (vidéo) peut se mettre en place, avec un flux montant et un flux descendant. Elle permet la migration des calories d’une vitre sur l’autre.
Le remplacement de l’air par un gaz plus stable dans ses mouvements (l’argon) permet des gains importants.
Triples
Le triple vitrage améliore encore la performance car il permet de disposer non plus d’une seule chambre limitant la convection mais de deux.
UG
La valeur UG détermine la performance du vitrage.
Un double vitrage ordinaire de 4/6/4 (4 mm de vitrage, 6 d’air et, à nouveau, 4 de vitre) apporte une performance UG de : 3,3 W/m2.k.
Un double vitrage 4/16/4 (4 mm de vitre, 16 d’espace, 4 de vitre) et remplissage de l’espace avec de l’argon, atteint un UG de : 1,1 W/m2. Un triple vitrage, toujours avec remplissage argon, peut descendre jusqu’à 0,65.
Le gain le plus important est atteint avec le double-vitrage 4/16/4 avec argon. Un tel vitrage peut amplement suffire dans des zones climatiques non extrêmes et sur les façades Est, Sud et Ouest.
Les façades Nord, théoriquement peu ouvertes sur l’extérieur, gagneront à être équipées de triple vitrage avec argon. Il peut en aller de même dans des zones climatiques extrêmes (montagne ou faible exposition au soleil l’hiver) pour l’ensemble des menuiseries.
Facteur solaire
Le rayonnement direct du soleil sur le vitrage permet d’apporter des calories à l’intérieur d’un habitat.
Cette capacité d’apport peut être intéressante l’hiver. Elle peut même permettre de ne pas avoir besoin d’autre système de chauffage et d’appoint de calories en substitution de celles perdues par l’ensemble des parois.
Par contre, l’été, si ce rayonnement n’est pas arrêté ou limité, il peut devenir une source d’inconfort.
Il est possible, selon les objectifs recherchés, de choisir un vitrage dont le facteur solaire laissera plus ou moins le rayonnement solaire produire ses effets.
Le facteur solaire est quantifié via la valeur SW (pdf) (S pour Sun). Il va de 0 à 1. Plus cette valeur est élevée, plus l’apport sera important.
En cas de choix d’un vitrage à valeur élevée sur une face exposée au soleil, il est bon de prévoir un système d’occultation du soleil l’été (arbres, “casquette” sous la forme d’un avant-toit, d’un balcon, d’une pergola, pare-soleil…)
Transmission lumineuse
Cette fonction nous ramène à la raison d’être initiale des fenêtres : l’apport de lumière.
Celle-ci est exprimée au travers de la valeur Tl (pdf).
Son impact est surtout important pour les façades rideau, ce qui ne concerne généralement pas les maisons individuelles.
Le Matériau des menuiseries
Le matériau qui est utilisé pour la fabrication de la menuiserie influence le confort à plusieurs niveaux.
Il ne faut jamais perdre de vue que nous perdons la majorité de nos calories par rayonnement. Donc, plus l’effusivité du matériau sera défavorable, plus le sentiment d’inconfort sera exacerbé.
La conductivité permet un transfert direct des calories au travers de la matière et, à ce titre, a aussi une importante influence.
Il sera bon de se référer à notre tableau dédié aux capacités thermiques des divers matériaux avant de finaliser le choix du composant de la menuiserie.
Il est nécessaire de se préoccuper de leur impact au plan environnemental (la RE 2020 prendra probablement en compte le bilan carbone ; il faut s’y préparer).
L’impact sanitaire est aussi important.
Menuiseries bois
Matériau traditionnel, quasi seul présent sur le marché, hors les menuiseries des vérandas, autrefois en fer, le bois a régné sans partage pendant des siècles sur le monde des menuiseries. Il n’a plus à faire ses preuves.
Parmi ses qualités, il est utile de rappeler qu’il est un des seuls pièges à carbone à long terme connu et opérationnel à ce jour.
Son principal handicap est qu’il nécessite de l’entretien.
Matériau phare il a été dans cet emploi, il y a fait ses preuves. Certaines menuiseries, certes moins fringantes qu’au premier jour, dépassent allègrement les 100 ans. Alors, faut-il détrôner le vieux roi pour lui substituer un petit nouveau moins bien connu ?
… A plusieurs titres, notamment de son d’origine renouvelable, de sa faible conduction naturelle, de son recyclage très simple, de son innocuité quelles que soient les circonstances (hormis parfois pour les peintures qui y ont été appliquées), nous préférons le bois aux autres matériaux.
Menuiseries PVC
Matière plastique découverte par hasard il y un siècle et demi, mise au point il y a environ un siècle, apparue sur le marché de la menuiserie il y a quelques décennies, elle a pris une grande part du marché.
Deux raisons essentiellement expliquent ce succès : ce sont les menuiseries les moins chères du marché et elles ne nécessitent aucun entretien.
Par contre les profilés en PVC sont souvent plus larges que les autres, y compris en bois et donc, à dimensions extérieures identiques, les menuiseries fabriquées dans ce matériau disposeront d’une surface de vitrage plus faible et, pour cette raison… apporteront moins de lumière et de calories par rayonnement !
Cependant, alors qu’elles continuent leur marche en avant, on entend de plus en plus de voix dissonantes, particulièrement parce que le PVC est d’origine pétrochimique. Il semble que de nombreux cas de pollution grave aux dioxines ont été constatés aux alentours des points de production. Comme souvent dans de tels cas (y compris sur le site en lien ci-dessus), le lobbying et le contre lobbying s’exacerbent et il est difficile de faire la part des choses.
Au titre des certitudes : leur bilan carbone n’est pas bon, eu égard aux origines pétrochimiques.
Leur recyclage est possible mais complexe et onéreux (donc peu pratiqué), et le plus souvent leur fin de vie se conclut par une incinération… Participerait-elle aux pollutions, également aux dioxines, autour des incinérateurs ?
Comme beaucoup de plastiques, le PVC est de plus en plus sous observation et un projet de loi visant à interdire la production de menuiseries avec ce matériau a même été proposé récemment aux parlementaires. Il a été rejeté mais serait-ce le début d’une tendance ?
Nous déconseillons les menuiseries en PVC.
Menuiseries en aluminium
Les profils en aluminium sont les plus fins du marché et, à ce titre, présentent un intérêt esthétique évident. Les menuiseries en aluminium ne demandent aucun entretien. Ces deux qualités ont permis à ce métal de trouver une place sur le marché.
Cependant, ce métal est pénalisé à d’autres titres. L’aluminium requiert de grandes quantités d’énergie et d’eau pour sa production. Même si les réserves en sont encore élevées, il est d’origine fossile, donc forcément disponible en quantité limitée. Comme tous les métaux, il transporte rapidement les calories par conduction (vidéo), raison pour laquelle de nombreux instruments de cuisson sont fabriqués à base d’aluminium ou en contiennent.
Pour contrer ce handicap, les profilés intègrent des ruptures thermiques, ce qui ne leur permet pas d’arriver aux performances des profils en bois ou en PVC.
Son effusivité est très mauvaise et donc il “consomme” beaucoup de rayonnement (vidéo) mais en émet peu, source importante d’inconfort (voir notre article dédié à ce sujet).
Pour toutes ces raisons, nous déconseillons également les menuiseries en aluminium.
Mixtes
Il s’agit de menuiseries bois sur lesquelles est appliqué un parement aluminium afin de contrer le handicap principal du bois : son entretien. En effet, recouvert d’un profil léger fabriqué avec ce métal, le bois, à l’abri des UV, ne se dégrade plus.
Tel que développé ci-avant, l’aluminium n’est pas sans inconvénient mais entre un entretien coûteux en énergie, ressources et temps et une dépense aux mêmes titres (limitée car réduite à un simple parement), il peut être judicieux d’opter pour cette alternative. Ainsi, fabriquées (très majoritairement dans l’épaisseur) dans un matériau faiblement caloporteur et à effusivité très élevée, et protégées par un parement très performant, ces menuiseries permettent de cumuler le meilleur des deux mondes.
Complément des menuiseries : les volets
De plus en plus souvent, pour occulter ou sécuriser contre les intrusions, le choix se porte sur des volets roulants.
Sauf à accepter qu’ils soient mis en surépaisseur et donc causent une rupture visuelle dans la façade, leur intégration, et plus particulièrement leur caisson, pose quasi toujours un problème de rupture du matelas isolant, donc la création d’un pont thermique fort dommageable pour la performance globale.
Il est à noter que, hormis pour arrêter le rayonnement solaire sur la face d’où il provient avant qu’il ait causé une montée en température, un volet n’a pas d’efficacité contre la fuite des calories (vers l’extérieur) supérieure à un bon double-rideau.
Ce dernier ne cause aucun pont thermique et coupe du ressenti de froid des vitrages, volets extérieurs ou pas. De plus, si le tissu est bien choisi (nature lourde, coloris si possible assez sombre, dans les couleurs dites chaudes), il peut même nettement améliorer l’effusivité de la zone concernée.
Il est assez curieux de constater que dans les pays nordiques, réputés plus froids que la France, les volets sont un accessoire peu usité sous la forme de notre pratique ! Dans ces pays, les volets sont généralement à l’intérieur et les menuiseries ouvrent vers l’extérieur. Ceci favorise le rayonnement du bois des volets vers l’intérieur, réduisant de facto la sensation de froid. Par ailleurs, les concepteurs n’hésitent pas y à prévoir du triple vitrage ou des menuiseries doubles.
Avec les performances des nouveaux vitrages, des nouveaux profils et de l’amélioration des joints, tel que décrit ci-avant, nul doute qu’un châssis bien équipé, bien choisi et bien posé apportera toutes satisfactions, sans volet extérieur. Le surcoût d’un triple vitrage avec gaz argon sera très facilement compensé par l’économie d’un volet… Une autre solution peut-être.
En cas de nécessité de protection contre les intrusions, un vitrage retardateur d’effraction sera certainement plus efficace qu’un volet roulant en PVC ou même en aluminium !
Conclusion
Si le PVC permet de disposer de menuiseries à performances correctes, si l’aluminium permet de disposer de menuiseries esthétiquement très attrayantes, le bois, quant à lui et malgré ses imperfections (entre autres au niveau de l’entretien), demeure le choix le plus judicieux.
C’est en effet le matériau qui, à la fois, présente un excellent bilan thermique, un très bon bilan environnemental et une durabilité connue.
Si le choix se porte sur une version mixte, bois avec parement alu, le pari est gagnant.
Certes ces menuiseries sont plus chères que celles uniquement en bois, mais ce surcoût demeure faible par rapport au prix total d’une maison et sera vite amorti du fait du non besoin d’entretien.
Enfin, rappelons que la meilleure des menuiseries, mal positionnée ou mal mise en œuvre ne sera jamais aussi performante que ce qu’on pourrait en attendre.
Crédit photos : Pixabay
La lettre d'information de Claude Lefrançois, alias Papy Claude
Mes fondamentaux pour des rénovations pertinentes :
l'analyse d’un Habitologue
Chaque semaine, je partage avec vous une de mes bases de réflexion
... et dès maintenant recevez mes 2 livres numériques :
