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Jul 23, 2023

Évaluation expérimentale des performances thermiques et lumineuses à l'aide de vitrages à isolation dynamique double

Date : 24 novembre 2022 Auteurs : Abdultawab M. Qahtan & Abdulkarem HM Almawgani Source : Buildings 2022, 12(8), 1249 ; https://doi.org/10.3390/buildings12081249 Concevoir des fenêtres dans des climats chauds qui

Date : 24 novembre 2022

Auteurs : Abdultawab M. Qahtan et Abdulkarem HM Almawgani

Source:Bâtiments2022 , 12(8), 1249 ; https://doi.org/10.3390/buildings12081249

Concevoir des fenêtres dans les climats chauds qui permettent aux occupants de contrôler facilement leurs préférences dans une maison intelligente revêt une importance considérable. Cet article vise à contribuer à ce sujet en examinant le potentiel d'un système de fenêtre intelligent doté d'un double vitrage à isolation dynamique (DDIG) pour empêcher le gain de chaleur et maximiser la lumière du jour à l'intérieur, en tenant compte d'une protection intelligente de la vie privée de jour comme de nuit. Un modèle à petite échelle a été développé pour examiner le système de fenêtres proposé. La température de la cellule de test, la température de la surface du verre et le lux d'éclairage intérieur ont été étudiés.

Les résultats ont montré que le DDIG avait un contrôle élevé de la chaleur solaire à l'intérieur de la cellule de test, avec une réduction significative de 2,5 °C par rapport au vitrage commun en verre translucide utilisé dans la ville de Najran, en Arabie Saoudite. À des intensités d'irradiation solaire élevées, aucune différence significative dans le contrôle du gain de chaleur dans la cellule de test n'a été trouvée entre le DDIG coloré (DDIG-colo) et le DDIG transparent (DDIG-trans). Une réduction progressive entre DDIG-trans et DDIG-colo a été constatée avec une diminution de l'intensité solaire, qui s'est avérée être de 15 %, 10 % et 8,7 % à des intensités d'irradiation de 200, 400 et 600 W/m², respectivement. Les transparents DDIG ont maintenu le lux d’éclairage avec une réduction plus élevée sous une faible irradiation solaire. La DDIG assurait également la protection de la vie privée et accordait aux utilisateurs des préférences pour les connexions extérieures.

La conception soignée des fenêtres des bâtiments permet des économies d'énergie suffisantes [1] et un confort visuel approprié pour les occupants [2]. Dans les climats chauds, par rapport aux murs, les fenêtres constituent une source majeure de gain de chaleur [3,4]. L'efficacité énergétique des fenêtres est principalement obtenue en concevant des fenêtres pour contrôler le gain de chaleur solaire [1]. Le contrôle des gains de chaleur solaire à travers les vitrages peut se faire de deux manières. La première consiste à bloquer le rayonnement solaire direct, qui traverse le vitrage sous forme de rayonnement à ondes courtes et forme ensuite un effet de serre dans l'environnement fermé [5]. Cette approche peut être contrôlée par l'ombrage des fenêtres [6].

La deuxième façon consiste à réduire le flux de chaleur (IR à ondes longues) à travers les fenêtres, qui est déterminé par la différence de température de l'air entre l'intérieur et l'extérieur [7]. Ici, réduire l’émissivité des surfaces vitrées est un choix et peut être obtenu par des revêtements réfléchissant la chaleur [8]. Cependant, dans les climats chauds et arides, il est difficile de contrôler le gain de chaleur par les vitrages conventionnels. L'examen du marché de la ville de Najran, en Arabie Saoudite, où cette étude a été menée, a montré que les vitrages typiques utilisés dans les bâtiments résidentiels sont le verre translucide (verre à tête d'épingle PG principalement utilisé à des fins de confidentialité) et le verre teinté. Obtenir de l'intimité avec du verre translucide présente de nombreux aspects négatifs, tels qu'un contrôle minimal du gain de chaleur et un manque de flexibilité avec la vue et la connexion vers l'extérieur.

Le verre teinté est disponible en plusieurs couleurs (bronze, vert et gris) et a une valeur U inférieure à celle du verre translucide PG. Dans les climats chauds et arides, le principal inconvénient du verre teinté est qu’il absorbe une grande quantité de rayonnement infrarouge (IR). Dans le climat chaud d'été de Najran, où la température de l'air extérieur peut culminer à 43 °C [9], les IR (chaleur) à ondes longues augmentent la température de surface des vitrages teintés, qui finit par se transmettre à l'intérieur [4]. Les vitrages teintés entraînent également une réduction de la lumière visible en fonction du degré de teinte [10,11], de l'orientation de la fenêtre et de la saison [12].

Le verre à faible émissivité réfléchissant la chaleur est le choix privilégié pour les environnements à température extérieure élevée en raison de sa capacité à réfléchir l'énergie thermique dans l'espace environnant [13]. Autrement dit, si la surface est tournée vers l’extérieur, la chaleur est alors évacuée vers l’extérieur du bâtiment. Pour maintenir la durabilité du revêtement low-e, un double vitrage avec vide doit être utilisé [14]. Dans les climats chauds, une couche à faible émissivité doit être appliquée sur la vitre intermédiaire et extérieure du double vitrage pour protéger l'intérieur du rayonnement thermique [15]. Cette double couche à faible émissivité doit également être intégrée à du verre teinté pour réduire le gain de chaleur solaire directe optique [16].