Fenêtres, ventilation, humidité et gel

Les fenêtres sont le principal dissipateur de chaleur, d'une part par la bonne conductivité du verre, d'autre part par les fuites d'air tout au tour du châssis. Si vous avez quelque part des vieilles fenêtres, il suffit de passer sa main tout autour, particulièrement s'il y a du vent.
La conductivité d'une vitre de 4 mm d'épaisseur est de 1/0,004=250. C'est à dire que 1 m² de vitre dissipe autant de chaleur que 125 m² de mur en parpaings de 20cm, sans isolation. Cette vitre ne protège que des courants d'air, du vent. C'est pour cela que dans les pays nordique depuis plus d'un siècle on a inventé la double fenêtre.
Il nous a fallu tout ce temps pour inventer le double vitrage. Il est vrai que le charbon n'était pas cher et que les mines étaient la force de la nation.
L'idée de la double fenêtre, c'est d'enfermer de l'air puisque nous avons déjà dit que le meilleur isolant après le vide c'est l'air calme et sec. On a remplacé la double fenêtre, c'est cher et encombrant, par un double vitrage qui enferme un gaz sec. Pourquoi ne pas y faire le vide? Le pouvoir d'isolation serait encore meilleur! Parce que sous l'effet de la pression atmosphérique les deux vitres imploseraient l'une contre l'autre (C'est le même problème pour les écrans cathodiques). C'est l'espace entre les deux vitres qui donne la qualité d'isolation d'un double vitrage.
Par exemple avec e=8mm on obtient la conductivité g=λ_air/e=0,025/0,008=8,33, si on prend e=16 cela donne g=1,56.

C'est le miracle on est passé de 250 à 1.56. La preuve, jadis sur les fenêtres à simple vitrage il y avait souvent de la buée. Maintenant, avec les doubles vitrages vous ne voyez plus de buée, ou très rarement. Pourquoi? C'est le principe de la paroi froide: lorsque l'air chaud et humide de la soupe qui boue s'approche d'une surface froide, il se refroidit et la vapeur qu'il contient se condense en fines gouttelettes d'eau, car la température de l'air est passée en dessous de son point de rosée.
Si on remplace l'air (ou l'azote) du double vitrage par de l'argon, gaz rare qui se trouve dans l'atmosphère, qui a l'avantage d'avoir un λ plus petit, mais un prix de mise en oeuvre plus grand, on obtient g=0,020/0,016=1,25.
Mais attention, un mur de parpaings de 20cm recouvert de 10cm de polystyrène a une conductivité de 0,33, et 1 m² de cet excellent double vitrage a même déperdition que 4 m² de mur isolé. C'est à dire que si vous avez de grandes baies vitrées qui couvrent les 3/4 de votre façade, ce n'est plus la peine d'isoler vos murs!!

C'est agréable d'avoir de grandes baies vitrées avec vue panoramique sur le paysage, cela coûte quelques calories en hiver. Mais en été, le soleil pénètre et chauffe le carrelage ou le marbre, la terrasse réfléchit les rayons infrarouges vers le plafond et votre séjour devient un four. Il ne vous reste plus qu'à aller vous installer sous l'ombre bienfaitrice de quelques grands arbres. Si vous avez la chance de pouvoir vous approcher d'une rivière vous sentirez sa fraîcheur, car l'eau, représente une paroi fraîche et bonne conductrice de la chaleur qui absorbe votre énergie rayonnée, de plus, comme il y a de l'évaporation, l'air est plus humide est donc meilleur conducteur et absorbe plus facilement votre chaleur, et enfin l'évaporation absorbe de l'énergie et donc crée de la fraîcheur: c'est pour cela qu'on transpire quand on a trop chaud.

La nuit la chaleur accumulée se répend dans la maison et il fait chaud partout.

Si on supprime les grandes fenêtres, quand il fait gris, il fait sombre dans les pièces. Il n'y a pas de solution idéale. Stores roulants pour l'été, verrières pour l'hiver, pas de terrasse sur la façade sud, surtout dans les régions chaudes.

La deuxième cause de déperdition des fenêtres est la fuite d'air entre le châssis fixe et les battants mobiles, fuite qui dépend aussi de la pression du vent. Les fenêtres modernes sont très étudiées, avec des joints d'étanchéités, des rainures d'amortissement et d'emprisonnement de l'air pour isoler suivant le principe de la marine: briser, expanser, étancher. On brise la force de l'eau ou du vent, on laisse un volume pour faire décroître la pression et ensuite un joint qui ne subit pas de mouvement dû à la présence du fluide assure l'étanchéité.

Les fenêtres avaient aussi pour rôle d'assurer le renouvellement de l'air dans les pièces pour la respiration, pour extraire l'humidité de la cuisine et de la respiration, les fentes sous les portes allant vers l'extérieur apportaient l'air pour le poêle ou la cheminée.
Maintenant que les portes et fenêtres sont parfaitement étanches, on vous dit qu'il faut ajouter des fentes dans le châssis, ou dans les battants, pour assurer ce renouvellement d'air, de l'air froid puisqu'il vient directement de l'extérieur. Alors d'un côté on vous vend des fenêtres étanches pour faire des économies d'énergie et d'un autre on vous les rend non étanches en y ajoutant de larges fentes de ventilation.
C'est contradictoire!!

La solution pour éviter ces courants d'air froid et économiser cette perte d'énergie, car l'air froid qui entre chasse quelque part de l'air chaud qui sort, il faut supprimer toutes ces fentes et les remplacer par une ventilation mécanique double flux.
Cette installation consiste à aspirer l'air chaud des pièces techniques, cuisine, WCs, salles de bains et à le rejeter à l'extérieur après être passé à travers un échangeur de chaleur dans lequel on fait passer en sens inverse de l'air neuf et froid aspiré de l'extérieur. Cet air une fois réchauffé dans l'échangeur est insufflé dans les pièces de confort, séjour et chambres.
On récupère ainsi 60% de l'énergie de l'air extrait, ce qui veut dire que, comme l'air extrait est aux environs de 25°C, s'il fait 0°C à l'extérieur l'air qui est insufflé est à 15°C, au lieu d'être à 0°C lorsqu'il entre par les fentes des fenêtres.

Ce renouvellement permanent, régulier, de l'air, permet également, en extrayant l'air chaud qui est également humide puisqu'il contient toute la vapeur d'eau produite dans la maison, de maintenir la maison à un état hygrométrique voisin de celui de l'air extérieur et d'éviter ainsi le dépôt d'humidité dans la maison et en particulier au niveau des ponts thermiques.
En effet au niveau des ponts thermiques, le mur froid est en contact avec l'air chaud et humide de la maison. Cet air se refroidissant, la vapeur d'eau qu'il contient va se déposer sous forme de micros gouttelettes comme la rosée du matin, le brouillard ou la pluie dans les nuages. Le mur devenant humide sera encore plus conducteur, car l'eau est un bon conducteur de la chaleur, et l'effet de pont thermique s'en trouvera accentué, ce qui accentuera la condensation et ainsi de suite. D'où la tapisserie qui se décolle, les tâches d'humidité, voire de l'eau qui suinte au pied du mur.
La maison devenant plus humide devient plus difficile à chauffer. On sait que lorsque l'air est humide on sent plus le froid, c'est que l'air humide étant plus conducteur il vous prend plus de chaleur d'où la sensation de froid.

Et attention, lorsque le gel tombe sur des murs imbibés d'eau, l'eau se transforme en minis glaçons et, comme la bouteille remplie d'eau se casse du fait de l'augmentation de volume significatif de la glace, le mur se fissure. C'est le même phénomène que les rochers qui tombent sur les routes sans crier gare.

Avec l'isolation par l'extérieur, les murs sont bien emballés, bien au chaud, pas de ponts thermiques, pas de condensation, pas d'augmentation des pertes de chaleur, pas de gel, pas de fissures.

Un mot pour les volets: s'ils sont relativement étanches ils créent un volume d'air immobile qui assure une isolation complémentaire entre la fenêtre et l'extérieur, diminuant les pertes par convection des vitres, surtout lorsqu'il y a du vent. On arrive à gagner un degré.