Les fenêtres apportent des vues, du confort, de la ventilation et de l'efficacité énergétique à une maison. Les fenêtres apportent également d'importants gains de chaleur solaire et donnent un coup de fouet au système de refroidissement, sans parler des rayons UV nocifs qui décolorent les meubles, les tentures et les tapis. Qu'une maison soit conçue pour s'adapter à l'emplacement de vos rêves ou que vous travailliez avec un constructeur pour sélectionner les meilleures options pour une maison de quartier, une efficacité énergétique accrue et des coûts de chauffage et de climatisation réduits peuvent être obtenus en planifiant soigneusement l'emplacement des fenêtres.
Se protéger du soleil a du sens. Selon le département américain de l'Énergie, un ménage moyen dépense plus de 40 % de son budget énergétique annuel total en frais de chauffage et de climatisation. Dans le sud de la Floride, les consommateurs peuvent dépenser autant pour les seuls frais de refroidissement. Ces coûts peuvent être réduits de 15 % en moyenne simplement en passant à des fenêtres écoénergétiques et en planifiant l'emplacement, l'ombrage et la ventilation des fenêtres.
Dans quel sens tourner
Tout d'abord, les propriétaires doivent faire attention à l'orientation de leur maison. L'angle du soleil en été et la durée d'exposition directe sont extrêmes sur les côtés est et ouest de la maison.
L'expert en énergie californien Steve Easley explique comment éviter ce soleil battant, tout en comprenant que personne ne veut d'un mur blanc sans fenêtres. « Orientez votre verre de manière à ce qu'il soit orienté vers le sud », dit Easley. « Le soleil est plus haut en été, il frappe donc le verre à un angle moins direct. Évitez également de grandes quantités de vitrage sur les faces est et ouest où le soleil le chauffera sous un angle direct pendant de longues périodes.
Pour une maison à climat chaud, lutter contre le soleil et contrôler les coûts de refroidissement sont au cœur des calculs de conception et d'énergie. Dans certaines régions du pays, les examens de conception et les approbations se concentrent sur la capacité d'un bâtiment à contrôler les gains de chaleur solaire. Les commissions d'examen progressif veulent connaître l'impact du gain de chaleur solaire sur les charges de refroidissement ou la quantité d'énergie nécessaire pour réduire la température d'une maison. Ces cartes nécessitent des stratégies pour réduire le gain de chaleur sans une consommation d'énergie excessive. Contrôler la consommation d'énergie dans les climats chauds signifie contrôler les gains de chaleur.
"Lorsque nous avons créé la Palm Springs EnergyWise House, nous avons d'abord conçu pour les vues", explique Dennis Cunningham, constructeur chez Palm Springs Modern Homes, "puis nous avons fait les calculs pour voir si nous pouvions le faire fonctionner. Nous avons eu de la chance avec ce projet que les vues étaient nord-nord-ouest. En conséquence, nous n'avons pas de soleil battant.
Éviter l'accumulation de chaleur
Le gain de chaleur solaire est le plus grand ennemi énergétique dans les maisons à travers le pays. Mieux vaut placer des baies vitrées, des portes coulissantes et des fenêtres palladiennes montantes orientées au nord et au sud plutôt que de subir le gain de chaleur extrême que les fenêtres orientées vers l'est et l'ouest apporteront. Pour une maison dans un climat nordique, cette approche a un avantage secondaire en ce que les fenêtres orientées au sud attireront des rayons directs et réchauffants pour la maison pendant l'hiver. Peu importe où se trouve une maison, une bonne planification des fenêtres se concentre sur le contrôle des gains de chaleur solaire pendant les mois d'été. Si ce même contrôle peut apporter une chaleur supplémentaire pendant la saison de chauffage, considérez-le comme un bonus.
Easley utilise une porte coulissante en verre à un seul panneau comme exemple de la façon dont la sélection et le placement du verre peuvent avoir un impact sur la charge de refroidissement et la consommation d'énergie d'une maison. Le soleil direct sur le verre générera 250 Btu par pied carré de vitrage par heure, la même unité de mesure utilisée pour évaluer la puissance d'un four.
Pour une porte coulissante en verre moyenne de 6 pieds sur 7 pieds, cela fait 10 000 Btu par heure à partir de la porte seule. Il faudrait près d'une tonne de puissance de climatisation pour compenser cette augmentation de chaleur. Étant donné qu'une maison moyenne utilise trois tonnes de climatisation par heure, le curseur utiliserait un tiers de cette énergie de refroidissement par heure. Le gain de chaleur solaire se produit partout, souligne Easley. « Même dans le Midwest, vous pouvez toujours avoir des factures de climatisation qui coûtent autant que votre facture de chauffage, alors ne sous-estimez jamais l'impact de votre verre », dit-il.
Solutions de conception
Prendre des mesures pour réduire les gains de chaleur solaire en été. Tout d'abord, créez de l'ombre dans la mesure du possible et prévoyez des surplombs pour les fenêtres qui reçoivent une grande quantité de lumière directe en été. « Ici, nous devons éviter le soleil qui bat à l'ouest », dit Cunningham. "Le soleil de l'ouest ici est un soleil si éblouissant, si chaud et si brûlant qu'il brûle les meubles à l'intérieur, les efface."
Pour compenser, Cunningham et l'architecte Dan Thornbury faisaient face à la maison EnergyWise au nord, avec son côté incliné vers le nord-ouest, ce qui permettait à la maison de projeter sa propre ombre sur le côté est-sud-est de la maison. Thornbury a placé une tour d'escalier sur la façade orientée à l'ouest, qui est parsemée d'un mélange de fenêtres de différentes tailles pour offrir une vue imprenable sur les montagnes sans verre ajouté et le gain de chaleur qui l'accompagne. Un certain nombre de petites fenêtres de la tour d'escalier peuvent également être actionnées et fonctionnent pour fournir des brises transversales de ventilation lorsque les portes escamotables sont ouvertes vers l'est.
Fenêtres intelligentes
Une autre façon de réduire le gain de chaleur solaire des fenêtres consiste à installer des fenêtres à revêtement à haute efficacité conçues pour bloquer le transfert de chaleur en hiver et en été. La sélection d'une unité de verre à double vitrage à faible émissivité peut économiser des centaines de dollars sur les factures de services publics annuelles. Le passage à un verre à faible émissivité spectralement sélectif dans une unité de verre isolant à double vitrage (IGU) apportera les plus grandes économies et efficacité de tous. Ces fenêtres ont une couche de métal microfine qui réfléchit la chaleur vers la source. Les revêtements à sélectivité spectrale dévient les rayons qui provoquent l'accumulation de chaleur et la dégradation par les UV, tout en permettant à la lumière visible de pénétrer.
« En moyenne, le verre standard laisse entrer 90 % de la chaleur du soleil. Un verre low-e standard laisse entrer environ 70 pour cent. Un verre à revêtement spectral ne laisse entrer que 40 % de la chaleur du soleil », explique Easley.
Bloquer les gains de chaleur en été est une stratégie intelligente. Easley encourage la construction de porte-à-faux au-dessus des façades ouest et est pour ombrager les fenêtres ci-dessous. Plantez des arbres d'ombrage, ajoutez des surplombs ou des auvents et utilisez le label National Fenestrations Rating Council. Les étiquettes NFRC indiquent la quantité de lumière qu'une fenêtre donnée laissera entrer (VLT), la perte de chaleur qu'elle est susceptible de subir (facteur U) et le gain de chaleur solaire qu'elle permet (SHGC). L'étiquette Energy Star adapte en outre les fenêtres à leurs climats.