22.05.2019 / Actualité

Tout est dans le châssis : comment optimiser la zone isolante

L’efficacité de la rupture du pont thermique et de l’isolation thermique des fenêtres en aluminium sont à peine visibles de l’extérieur, néanmoins elles revêtent une importance capitale pour une habitation agréable et économe en énergie. La liaison des coquilles extérieure et intérieure du système métallique par des barrettes insulbar permet de créer une zone isolante à l’intérieur de ce châssis composite. Diverses possibilités s’offrent au constructeur pour concevoir cette zone en optimisant l’isolation thermique et en appliquant un coefficient Uf souhaité au vu des contraintes constructives. La réflexion engagée repose sur les différents modes de transmission de la chaleur.

Les 3 modes de transmission de chaleur

La chaleur est l’énergie qui s’évacue toujours dans la direction de la température plus basse soit par conduction thermique (transmission), soit par écoulement ou déplacement thermique (convection) ou par rayonnement (émission).

Illustration exemplaire du principe de conduction thermique pour la rupture de pont thermique des systèmes métalliques : une casserole d’eau chaude.
Le transfert de chaleur par conduction dépend de la nature du matériau. Dans les solides, l’énergie est transférée par l’agitation plus forte des particules. L’énergie thermique est transmise ainsi aux particules voisines. Exemple : chauffage de l’eau sur une plaque de cuisson.
Illustration exemplaire du principe de convection dans la zone isolante d’un assemblage métallique : une chambre chauffée.
Lors du transfert de chaleur par convection, l’énergie thermique est transportée par un fluide en écoulement (liquide ou gaz). La cellule convective est un phénomène caractéristique dans laquelle un liquide ou un gaz circule dans un circuit entre source et puits de chaleur. Exemple : circulation de l’air dans un espace chauffé.
Illustration exemplaire du principe de rayonnement thermique pour la rupture de pont thermique des barrettes métalliques pour fenêtres et façades : une bouteille Thermos.
Dans le cas du rayonnement thermique, l’énergie est véhiculée par des ondes électromagnétiques (généralement de la lumière infrarouge). Exemple : la surface réfléchissante à l’intérieur des bouteilles Thermos réduit les déperditions de chaleur en réfléchissant le rayonnement thermique.

 

Optimisation de la zone isolante

Il est nécessaire de combiner et d’harmoniser minutieusement entre eux tous ces divers facteurs d’influence dans le domaine de l’isolation, si l’on veut réaliser une isolation efficace adaptée aux exigences respectives. Pour cela, on fait appel notamment aux différents modes de transmission de la chaleur (voir illustration) :

Vue de la zone isolante d’un coin de fenêtre à partir de profilés insulbar en aluminium à isolation thermique.

•    Afin de minimiser la conduction thermique, on utilise des matériaux à faible conductibilité thermique et à haute résistance, tels que le polyamide 66 renforcé à la fibre de verre.

•    La réduction de l’épaisseur du mur et l’augmentation de l’épaisseur d'isolation de ces barrettes sont d’autres possibilités permettant de minimiser le passage de la chaleur par transmission.

•    Une réduction des cavités à l’intérieur de la zone isolante permet de réduire la circulation de l'air, c’est-à-dire la convection. Les barrettes avec tubulures ou barrettes avec ailettes vers l’intérieur génèrent ces petites cellules convectives.

•    Un moyen très efficace est d’utiliser des barrettes avec ailettes sur lesquelles un film Low-E ultrafin est appliqué. Ce film ultrafin en aluminium assure une haute réflexion du rayonnement thermique et agit de façon comparable au principe de la bouteille Thermos.

Étape par étape jusqu’au coefficient Uf souhaité

L’illustration présente quelques exemples de section illustrant l'optimisation étape par étape du coefficient thermique Uf à l’aide des barrettes insulbar d'Ensinger en utilisant les mesures mentionnées ci-dessus. La modification des différents paramètres permet de minimiser le coefficient de transmission thermique jusqu’à la valeur cible souhaitée.

Minimisation progressive du coefficient Uf d’un système métallique par optimisation des variables d’influence individuelles lors de la rupture de pont thermiqueÉtape par étape jusqu’au coefficient Uf souhaité : La modification des différents paramètres permet de minimiser le coefficient de transmission thermique jusqu’à la valeur cible souhaitée.

En résumé : la combinaison est déterminante !

Pour une séparation thermique efficace des châssis en aluminium, le développeur dispose de nombreuses possibilités mais doit savoir combiner entre eux les différents éléments. Car l’optimisation thermotechnique basée sur un seul facteur d’influence se voit confrontée à des limites fonctionnelles et mécaniques. C’est ainsi, par exemple, que des épaisseurs de mur minimales ont été déterminées pour assurer la stabilité requise de la barrette d’isolation thermique. Un budget prévisionnel donné peut avoir également un effet contraignant sur la construction de la zone isolante. Mais si l’on harmonise bien entre eux lesdits facteurs d’influence, il est possible d’obtenir, en combinaison, l’isolation thermique optimale et le coefficient Uf souhaité pour la largeur de vue respective. Ce qui permet d’économiser une énergie précieuse et en même temps d’améliorer sensiblement le confort de l’habitat.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les possibilités d’optimisation de la rupture de pont thermique, n'hésitez pas à nous envoyer votre demande ! Nos experts en ingénierie de conception et de développement d’applications se feront un plaisir de vous en faire découvrir les diverses possibilités.