LES INFOS

VITRAGE vs ISOLATION vs CODES DU BÂTIMENT

Julien Collette

Au Québec, en 2021, où en sommes-nous rendus avec le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments par rapport au Code National du Bâtiment? Qu’elles ont été les changements exigés pour améliorer l’efficacité énergétique de ce vitrage, en fonction des différentes éditions du CNB, depuis que nous adoptons ce code? Est-ce qu’il y a même eu de nouvelles exigences, assez significatives, au fil des ans?

Dernière mise à jour le 21 janvier 2021 à 14 h 54 min

UN PEU D’HISTOIRE

Lorsque j’ai commencé dans le domaine, à la fin des années 70, le verre simple était encore un produit très utilisé. À cette époque, la grande majorité de nos vitrines de magasins ainsi que de nos fenêtres d’usines, par exemple, était encore en verre simple et ceci malgré la rigueur de nos hivers canadiens. Même au niveau résidentiel, encore en cette période, la majorité de nos fenêtres étaient en verre simple avec, malgré tout, des contre-fenêtres pour compenser pour la saison froide. Et ces contre-fenêtres, lorsqu’elles étaient fixes, étaient remplacées par des moustiquaires pour la saison chaude.

En fait, et aussi surprenant que cela puisse être, il y a même encore de nos jours plusieurs vitrines extérieures, de nos magasins, qui datent de cette époque et qui sont encore en verre simple.

Même que le verre simple était tellement encore répandu à la fin des années 70 et durant les années 80 que les camions d’urgence, pour remplacer les vitrines brisées, avaient le verre requis directement sur leurs camions. Ce verre était coupé directement sur le support latéral du camion (le rack à verre), à la vertical, par des vitriers expérimentés, il va sans dire.

Aussi, ce verre à vitrines, encore à cette époque, était du verre que l’on appelait de la « plate » ou encore de la « plate glass ». Ce verre, qui ne se fabrique plus maintenant, avait 6.4mm (¼ de pouce) d’épaisseur et était du verre poli et non pas flotté et était produit en fonction du système de mesures anglais (impérial), vous l’aurez compris, dans des usines américaines. Le procédé de verre poli produisait aussi d’autres épaisseurs mais le terme « plate » était surtout utilisé pour ce verre de 6.4mm qui était aussi le principal verre à vitrines de l’époque.

Et vient qu’au siècle dernier, durant les années 50 et surtout 60, qu’une invention qui a été brevetée en 1865, aux États-Unis, par Thomas Stetson, changera de façon très significative nos enveloppes de bâtiment au niveau du vitrage. Cette invention est celle du verre scellé. Elle a été industrialisée par Libbey-Owens-Ford Glass Company sous le nom de « Thermopane » en 1944. Voici, à cet effet, le résumé d’un article qui a été publié sur Wikipedia (en anglais):

The insulating glazing unit, consisting of two glass panes bound together into a single unit with a seal between the edges of the panes, was patented in the United States by Thomas Stetson in 1865.[3] It was developed into a commercial product in the 1930s, when several patents were filed, and a product was announced by the Libbey-Owens-Ford Glass Company in 1944.[4] Their product was sold under the Thermopane brand name, which had been registered as a trademark in 1941. The Thermopane technology differs significantly from contemporary IGUs. The two panes of glass were welded together by a glass seal, and the two panes were separated by less than the 0.5 inches (1.3 cm) typical of modern units.[5] The brand name Thermopane has entered the vocabulary of the glazing industry as the genericized trademark for any IGU.[citation needed]

Et comme bien des inventions, cette invention s’est imposée en douce, sans révolution majeure et sur plusieurs années. Mais elle s’est imposée de façon très significative, malgré tout, comme nous le savons tous maintenant…

LE CNB 1990

L’édition de 1990 du Code National du Bâtiment ne s’appliquait pas encore au niveau provincial puisque la province n’avait pas encore de code de construction officiel à ce moment-là. Dans les années 90, c’était encore les villes et municipalités qui devaient adopter, par règlements, leur propre code de construction. Mais malgré tout, au Québec, cette version du CNB est devenue à ce point populaire, au fil des ans, qu’une majorité de villes et de municipalités l’ont adoptée.

Dans cette édition, pour les bâtiments non couverts par la partie 9, il n’y avait pas encore d’exigences particulières pour l’isolation et la protection contre la condensation pour le vitrage extérieur des bâtiments.

Et dans la partie 9 (maisons et petits bâtiments), même s’il est requis que les fenêtres soient conformes aux exigences minimales de la norme CAN/CSA-A440-M pour l’air (A1), l’eau (B1) et le vent (C1), il n’est pas non plus requis que l’on tienne compte d’un facteur quelconque pour l’isolation ou la condensation pour le vitrage extérieur. En fait, dans cette édition du CNB, la seule exigence en rapport au rendement énergétique du vitrage extérieur des bâtiments est, qu’il est obligatoire que les bâtiments couverts par la partie 9 de ce code aient une contre-fenêtre ou du double vitrage (voir l’article 9.7.1.5 du CNB 1990 à cet effet). Et ici on parle bien encore de fenêtres en verre simple et de contre-fenêtres en verre simple, je le sais parce que j’y étais!

LE CNB 1995 – QUÉBEC 2000

Avec l’édition suivante du Code National du Bâtiment, modifiée pour le Québec, soit le CNB 1995 – Québec 2000, qui est devenu le code de construction officiel sur tout le territoire du Québec le 7 novembre 2000, des ajouts significatifs ont été faits en ce qui touche le transfert de chaleur ainsi que la résistance à la condensation.

Pour se situer, voici des extraits de cette édition que je considère comme étant parmi les plus significatifs pour le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments :

Pour les bâtiments non couverts par la partie 9 du CNB (tous les bâtiments sauf les maisons et les petits bâtiments) :

Dans un premier temps, il faut souligner que la partie 5 qui était dans la précédente édition du CNB la « Partie 5 – Protection contre le vent, l’eau et la vapeur d’eau » est devenue la « Partie 5 – Séparation des milieux différents » dans cette nouvelle édition.

Et dans cette partie 5, qui a donc été fortement modifiée et bonifiée, est apparue une nouvelle section, soit la section « 5.3 – Transferts de chaleur », dans laquelle il est entre autres question que :

Article 5.3.1.1 ; « tout composant ou ensemble de construction qui doit être intentionnellement soumis à des écarts de température doit comporter des matériaux qui s’opposent au transfert de chaleur ».

Article 5.3.1.2 ; « de réduire au minimum la formation de condensation du côté chaud de ces composants ou ensembles » et « de réduire au minimum la condensation à l’intérieur des composantes ou ensembles ».

Article A-5.3.1.2 (de l’annexe A) ; « Des mesures visant à éviter l’apparition trop fréquente de condensation, ou son accumulation, ou à assurer une évaporation rapide, permettront d’empêcher la détérioration des matériaux et la formation de moisissures »

Pour les bâtiments couverts par la partie 9 du CNB (maisons et petits bâtiments) :

Pour les maisons et les petits bâtiments, il est non seulement toujours aussi question de contre-fenêtre ou de double vitrage obligatoires, mais en plus, cette édition rend maintenant obligatoire l’application des critères de l’indice de température « I » de la norme CAN/CSA-A440-M90 pour tous les bâtiments couverts par cette partie. Voir à cet effet l’article qui a été publié sur le présent site, intitulé « L’INDICE DE TEMPÉRATURE « I », IMPORTANT OU PAS? » dans la rubrique « Info ».

LE CNB 2005 – QUÉBEC 2008

Dans l’édition provinciale qui suivit, soit le Code National du Bâtiment CNB 2005 – Québec 2008, qui a remplacée l’édition précédente le 17 mai 2008, non seulement l’ensemble des critères établis dans la précédente édition s’applique toujours, mais en plus, de nouvelles exigences s’appliquent pour le transfert de chaleur ainsi que pour la résistance à la condensation.

Voici donc, encore une fois, les extraits que je considère comme étant parmi les plus significatifs pour le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments :

Pour les bâtiments non couverts par la partie 9 du CNB (tous les bâtiments sauf les maisons et les petits bâtiments) :

Et encore une fois, deux extraits qui ont très peu changés et qui demeurent, selon moi, toujours aussi significatifs :

Article 5.3.1.1 ; « tout composant ou ensemble de construction qui doit être intentionnellement soumis à des écarts de température doit comporter des matériaux qui s’opposent au transfert de chaleur ou des moyens pour dissiper la chaleur transférée ».

Article 5.3.1.2 ; « de réduire au minimum la formation de condensation du côté chaud de ces composants ou ensembles de construction » et « de réduire au minimum la condensation à l’intérieur des composants ou ensembles de construction ».

Article A-5.3.1.2 (de l’annexe A) ; « Des mesures visant à éviter l’apparition trop fréquente de condensation, ou son accumulation, ou à assurer une évaporation rapide, permettront d’empêcher la détérioration des matériaux et la formation de moisissures »

De plus, dans cette nouvelle édition, il est maintenant requis que le vitrage extérieur rencontre les critères de l’indice de température « I » de la norme révisée CAN/CSA-A440-00 pour aussi tous les bâtiments couverts par cette partie. Voir à cet effet, encore une fois, l’article qui a été publié sur le présent site, intitulé « L’INDICE DE TEMPÉRATURE « I », IMPORTANT OU PAS? » dans la rubrique « Info ».

Pour les bâtiments couverts par la partie 9 du CNB (maisons et petits bâtiments) :

Et pour les maisons et les petits bâtiments, il est non seulement toujours aussi question de contre-fenêtre ou de double vitrage obligatoires, mais il est aussi toujours obligatoire que les critères de l’indice de température « I » de la norme révisée CAN/CSA-A440-00 soient appliqués, et ceci pour tous les bâtiments couverts par cette partie.

LE CNB 2010 – QUÉBEC 2015

Et maintenant, avec la version actuellement en vigueur du Code National du Bâtiment, modifiée pour le Québec, qui est en vigueur depuis le 13 juin 2015, soit l’édition CNB 2010 – Québec 2015, il y a tellement de sections, de sous-sections et d’articles qui ont été bonifiés ou ajoutés,  pour un peu tout, dont les fenêtres, les portes et les lanterneaux, qu’il devient difficile de bien cerner la portée de toutes les exigences.

Entre autres, cette nouvelle édition du CNB a même une nouvelle partie, soit la « Partie 11 – Efficacité énergétique », qui traite donc, comme le titre l’indique, d’efficacité énergétique et qui traite donc aussi, vous vous en doutez, du rendement énergétique de nos fenêtres, portes et lanterneaux. Et puisque le vitrage extérieur est une composante majeure de ces produits, cette nouvelle partie inclut donc aussi le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments, bien évidemment.

Même que dans cette nouvelle édition, en plus, il est aussi souvent question de la nouvelle norme harmonisée entre le Canada et les États-Unis pour les fenêtres, les portes et les lanterneaux, soit la nouvelle « Norme nord-américaine sur les fenêtres », aussi souvent désignée par son acronyme « NAFS ».

Mais bon, malgré tout, allons voir cela en plus de détails. Voici donc, encore une fois, les extraits que je considère comme étant parmi les plus significatifs, dans cette édition, pour le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments :

Pour les bâtiments non couverts par la partie 9 du CNB (tous les bâtiments sauf les maisons et les petits bâtiments) :

Encore une fois, deux extraits qui demeurent toujours aussi significatifs et qui non pas beaucoup changés par rapport aux anciennes éditions, si ce n’est de l’ajout, à l’annexe A, d’informations supplémentaires en rapport à la NAFS :

Article 5.3.1.1 ; « tout composant ou ensemble de construction qui doit être intentionnellement soumis à des écarts de température doit comporter des matériaux qui s’opposent au transfert de chaleur ou des moyens pour dissiper la chaleur transférée ».

Article 5.3.1.2 ; « de réduire au minimum la formation de condensation du côté chaud de ces composants ou ensembles de construction » et « de réduire au minimum la condensation à l’intérieur des composants ou ensembles de construction ».

Article A-5.3.1.2 (de l’annexe A) ; « Des mesures visant à éviter l’apparition trop fréquente de condensation, ou son accumulation, ou à assurer une évaporation rapide, permettront d’empêcher la détérioration des matériaux et la formation de moisissures »

et

« La norme harmonisée AAMA/WDMA/CSA 101/I.S.2/A440 « Norme nord-américaine sur les fenêtres (NASF) / Spécification relative aux fenêtres, aux portes et aux lanterneaux », indique des méthodes pour la détermination de la résistance à la condensation et du coefficient de transmission thermique des fenêtres, des portes et des lanterneaux ».

Et toujours dans la partie 5 de cette même édition, un autre ajout très important par rapport aux anciennes éditions du CNB, est l’ajout d’une nouvelle sous-section complète pour les fenêtres, les portes et les lanterneaux, soit la sous-section « 5.10.2 – Fenêtres, portes et lanterneaux ». Cette nouvelle sous-section est un ajout complet, pas une modification, ce qui multiplie le nombre d’articles et ce qui complexifie aussi l’interprétation, il va sans dire.

Mais regardons cela, encore une fois, malgré tout aussi, avec les éléments que je considère comme étant les plus significatifs de cette nouvelle sous-section par rapport au rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments :

Article 5.10.2.2 – paragraphe 1; « Les fenêtres, les portes et les lanterneaux doivent se conformer aux exigences : »

A) De la norme AAMA/WDMA/CSA 101/I.S.2/A440 « Norme nord-américaine sur les fenêtres (NASF) / Spécification relative aux fenêtres, aux portes et aux lanterneaux » (norme harmonisée);

et

B) De la norme CSA A440S1, « Supplément canadien à l’AAMA/WDMA/CSA 101/I.S.2/A440 – Norme nord-américaine sur les fenêtres (NASF) / Spécification relative aux fenêtres, aux portes et aux lanterneaux »

Remarques : Et c’est dans ce supplément canadien, soit la CSA A440S1, que l’on peut obtenir les valeurs de l’indice de température « I » par la méthode d’essai physique décrite dans les chapitres CAN/CSA-A440.2/A440.3. Chapitres qui font partie intégrante de ce supplément canadien.

Article 5.10.2.4 ; « Les fenêtres, les portes et les lanterneaux doivent être conformes aux exigences de rendement thermique énoncées à la section 5.3 (voir la note A-5.3.1.2) ».

Remarques : Et donc ici, on revient à la « Section 5.3 – Transferts de chaleur », avec donc aussi, entre autres, les articles 5.3.1.1 et 5.3.1.2 mentionnés ci-haut ainsi qu’à la note A-5.3.1.2 de l’annexe A, aussi mentionnée ci-haut.

Pour les bâtiments couverts par la partie 9 du CNB (maisons et petits bâtiments) :

Bien qu’une nouvelle section complète soit maintenant consacrée au verre, soit la « Section 9.6 – Verre », qui remplace l’ancienne « Section 9.6 – Portes » des précédentes éditions du CNB, il n’y a pas de mesures particulières pour le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments dans cette nouvelle section. C’est beaucoup plus dans la « Section 9.7 – Fenêtres, portes et lanterneaux », qui inclut maintenant les portes, qu’il faut regarder.

Et cette section, la « Section 9.7 – Fenêtres, portes et lanterneaux », a été modifiée dans presque toutes ces sous-sections et dans presque tous ces articles. Elle est méconnaissable. En fait, il y a tellement de changements que je ne chercherai pas à la comparer aux « Sections 9.7 – Fenêtres et lanterneaux » des anciennes éditions du CNB puisqu’il n’y a plus vraiment de comparaison possible.

En résumé, ce qui ressort principalement de cette section remodelée, et ceci autant pour les fenêtres, portes et lanterneaux fabriqués en usine que pour ceux fabriqués sur les chantiers, est, que les prescriptions et exigences pour ces produits, telles qu’elles sont établies à la section 5.3 du présent code, s’appliquent. En fait, donc encore, cette section remodelée fait surtout directement référence à la partie 5 du code, dont la « Section 5.3 – Transferts de chaleur » ainsi qu’à la nouvelle norme NAFS (voir ci-haut).

Pour les bâtiments couverts par la partie 11 du CNB (maisons et petits bâtiments du groupe C – habitations) :

Telle que déjà mentionnée, cette nouvelle partie du code, soit la « Partie 11 – Efficacité énergétique »,  inclut donc de nouvelles exigences pour les fenêtres, portes et lanterneaux et donc aussi, pour le vitrage extérieur de nos bâtiments, il va sans dire.

Et là encore, voici les extraits de cette nouvelle partie que je considère comme étant les plus significatifs pour rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments :

Article 11.2.2.4, paragraphe 1 ; « Les caractéristiques thermiques des fenêtres, des portes et des lanterneaux doivent : »

A) « être déterminées conformément à la norme CAN/CSA-A440.2/A440.3, « Rendement énergétique des systèmes de fenêtrage / Guide d’utilisation de la CSA A440.2-09, Rendement énergétique des systèmes de fenêtrage »;

et

B) « être conforme aux valeurs indiquées au tableau 11.2.2.4.

(Voir l’annexe A)

Remarques : Là encore, et tel que déjà mentionné aussi, c’est dans le supplément canadien, soit le CSA A440S1, qui fait partie intégrante de la NASF, que l’on retrouve les chapitres CAN/CSA-A440.2/A440.3. Et tel que déjà mentionné aussi, c’est dans ces chapitres que l’on peut obtenir les valeurs de l’indice de température « I » par la méthode d’essai physique qui y est décrite.

Et au tableau 11.2.2.4, il est entre autres requis pour les « portes avec vitrage » ainsi que pour les « fenêtres » que le « Coefficient de transmission thermique globale (coefficient U) maximal » pour un « Bâtiment situé dans une municipalité dont le nombre de degrés-jours sous 18 C est moins de 6000 » est de USI = 1.8 et pour un « Bâtiment situé dans une municipalité dont le nombre de degrés-jours sous 18 C est d’au moins de 6000 » est de USI = 1.6.

USI = 1.8 et USI = 1.6

Et comme il est toujours beaucoup plus simple de se situer avec des facteurs précis, comme par exemple les coefficients ci-haut mentionnés, plutôt qu’avec des affirmations plus générales ou encore des normes, regardons en plus de détails ce que ces coefficients nous demandent comme seuil minimal :

Exemples de coefficients USI, RSI, UIP et  RIP pour certain type de vitrage :

Verre double scellé régulier :

USI = 2.841          RSI = 0.352          UIP = 0.500          RIP = 2.000

 

Verre double scellé avec argon :

USI = 2.525          RSI = 0.396          UIP = 0.445          RIP = 2.247

 

Verre double scellé avec argon et 1 X Low-E pyrolytique (hard coat) :

USI = 1.704          RSI = 0.587          UIP = 0.300          RIP = 3.333

 

Verre double scellé avec argon et 1 X Low-E haute performance (soft coat) :

USI = 1.305          RSI = 0.766          UIP = 0.230          RIP = 4.348

 

Et voici quelques localités assez connues, dont le nombre de degrés-jours sous 18 C est moins de 6000 mais qui sont, malgré tout, assez proche de cette limite (selon l’annexe « C » du CNB) :

ALMA = 5800                                   GASPÉ = 5500                                  LA MALBAIE = 5400

LA TUQUE = 5500                           MATANE = 5510                              SAGUENAY = 5700

Et voici d’autres localités aussi assez connues, dont le nombre de degrés-jours sous 18 C est à plus de 6000, cette fois-ci, mais qui sont malgré tout aussi assez proche de cette limite (toujours selon l’annexe « C » du CNB) :

AMOS = 6160                                   BAIE-COMEAU = 6020                   DOLBEAU = 6250

HAVRE-ST-PIERRE = 6100             SEPT-ÎLES = 6200                            VAL-D’OR = 6180

 

Et finalement, pour fin de comparaison, voici la conversion des deux coefficients obtenus au tableau 11.2.2.4 :

Coefficients USI, RSI, UIP et  RIP si moins de 6000 degrés-jours :

USI = 1.800          RSI = 0.556          UIP = 0.317          RIP = 3.155

 

Coefficients USI, RSI, UIP et  RIP si 6000 ou plus de 6000 degrés-jours :

USI = 1.600          RSI = 0.625          UIP = 0.282          RIP = 3.546

CONCLUSION

Il y a donc eu une augmentation significative des exigences pour le rendement thermique du vitrage extérieur de nos bâtiments, au fil des ans, dans les différentes éditions du CNB. Nous sommes passés de rien ou de presque rien, dans les années 90, à des exigences « pour réduire au minimum la condensation » avec de nouvelles normes à respecter, qui sont de plus en plus exigeantes, ainsi que de nouveaux facteurs (coefficients) à respecter, qui sont aussi de plus en plus exigeants.

Il devient donc évident qu’il ne peut plus être question de contre-fenêtres ou de contre-portes avec verre simple, appliquées à l’intérieur ou à l’extérieur, sur des fenêtres ou des portes qui ont aussi un verre simple et ceci autant au niveau résidentiel que commercial, industriel et institutionnel.

Même qu’à la lecture de toute cette réglementation, qu’il devient évident aussi que nous devons remettre en question bien des produits, comme par exemple, nos fenêtres coulissantes avec volets en verre simple à l’intérieur et à l’extérieur ou encore nos entrées commerciales extérieures avec verre simple, même si ces entrées ont un vestibule. Et même pour les fenêtres coulissantes où il y aurait un verre double scellé dans les volets extérieurs et un verre simple dans les volets intérieurs (triple vitrage), il serait important de concevoir ces fenêtres de façon à limiter la circulation d’air entre les volets pour ne pas créer un excédent de condensation sur le verre intérieur ou à l’intérieur des autres composantes de la fenêtre.

Et comme nous avons aussi pu le constater, un verre double scellé avec un remplissage d’air ou même un remplissage d’argon ne répond plus, aussi, aux exigences minimales du Code National du Bâtiment en regard de la nouvelle partie 11 de ce code. Même que, là encore, aussi comme nous avons pu le constater, les Low-E pyrolytique (hard coat) sont soit très limites ou soit qu’ils ne répondent plus, aussi, à ces exigences, dans bien des villes et municipalités.

Et toujours en regard de toutes ces exigences, il devient aussi évident que les intercalaires pour nos verres scellés ne peuvent plus être des intercalaires faits de matériaux conducteurs comme les intercalaires en aluminium. Ces intercalaires doivent aussi maintenant, obligatoirement, être de type « non conducteur » avec un rendement élevé.

La tendance au niveau des exigences est donc très claire et je crois qu’elle est requise. Elle l’est, comme démontrée précédemment, pour le bien des occupants de nos bâtiments mais elle l’est aussi, à ne pas douter, pour le bien de notre portefeuille. Même si nos frais d’énergie ne sont pas excessifs actuellement, cela ne durera pas. Il est certain que les énergies fossiles vont être remplacées, à cours ou moyen terme, par des énergies renouvelables et il est certain aussi que ces énergies vont nous coûter beaucoup plus cher. Et au Québec, environ 50 % de l’énergie que nous utilisons pour nous chauffer et nous climatiser est dû aux pertes que nous avons par nos fenêtres, nos portes et nos lanterneaux et le vitrage représente environ 80 % de la surface de ces produits. De plus, et ceci dans la grande majorité des cas, le vitrage est, au niveau du rendement thermique, la composante la moins performante de tous ces produits, alors…

SOURCE(S) :

Code national du bâtiment CNB 1990

Codes de construction du Québec :

CNB 1995 – QUÉBEC 2000

CNB 2005 – QUÉBEC 2008

CNB 2010 – QUÉBEC 2015

Article sur Wikipedia « Insulated glazing » :

https://en.wikipedia.org/wiki/Insulated_glazing

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