Le Verre M1 2008

Sommaire I.

Histoire et présentation du verre ..................................................................................2 1. Définition et nature du matériau ..............................................................................2

2.

Définition globale ..................................................................................................2 Définition plus précise des verres synthétiques ................................................... 3 Composition chimique ......................................................................................... 4 Histoire.......................................................................................................................5

3.

Typologie du verre .................................................................................................... 6

a. b. c.

4.

Les verres plats .......................................................................................................7 Les verres creux ......................................................................................................7 Les fibres de verre ..................................................................................................7 Les verres techniques .............................................................................................7 Les verres de table fins et la cristallerie ............................................................... 8 Procédés de fabrication des verres « classiques » ................................................... 9

5.

Verre et énergie : l’effet de serre .............................................................................. 11

a. b. c. d. e.

1

a. Le rayonnement solaire ........................................................................................ 11 b. Les caractéristiques du verre ............................................................................... 12 c. L’effet de serre ...................................................................................................... 12 II. Utilisation du verre dans le bâtiment ......................................................................... 12 1. La fulgurante progression du matériau dans ce secteur ........................................ 12 2. La réponse des industriels pour répondre à une demande de plus en plus spécifique .................................................................................................................................. 14 a. b. 3.

Les vitrages ........................................................................................................... 14 Les menuiseries .................................................................................................... 19 L’appropriation du verre par les architectes ........................................................... 19

a. b. c.

La casse mécanique.............................................................................................. 22 Coulures de béton sur les vitrages ...................................................................... 22 La casse d’origine thermique ............................................................................... 23 Le verre est –il un matériau écologique ? ............................................................... 23

a. b. c.

Le recyclage .......................................................................................................... 23 Question de l’énergie consommée lors de la fabrication ...................................24 Autres questions énergétiques ............................................................................24 Innovation récente et technologies du futur .......................................................... 25

2.

3.

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a. Le solaire passif .................................................................................................... 19 b. Le verre dans l’aménagement intérieur .............................................................. 21 III. Problématiques et enjeux pour le futur ...................................................................... 22 1. Pathologies ............................................................................................................... 22

Introduction

1

Le verre est aujourd’hui un matériau omniprésent dans notre vie de tous les jours, il se développe dans tous les secteurs, que ce soit l’automobile (augmentation des surfaces et des performances), les nouvelles technologies de l’information et de la communication et la médecine (fibre optique pour le transfert d’informations numériques et l’endoscopie,…), l’aéronautique et l’énergie éolienne (fibre de verre à haute technicité), la vie domestique (meubles en verre, vaisselle,…) … sans oublier le secteur qui nous intéresse dans ce rapport, le bâtiment. Dans cet écrit, nous présenterons le matériau en fonction de son cycle de vie. Pour ce qui est de sa naissance, nous regarderons, bien entendu, l’évolution du verre à travers les époques historiques mais aussi les procédés utilisés pour sa fabrication. Ensuite, nous nous intéresserons aux verres que l’on retrouve dans le bâtiment, les raisons de leurs succès, la réponse des industriels face à une demande toujours plus spécifique et bien sûr à partir de l’offre développée par les industriels, nous regarderons comment les architectes se sont appropriés et s’approprient encore ce matériau. Enfin, nous analyserons la situation actuelle de la fin de vie d’un objet en verre ; existe-t-il une filière efficace de recyclage, est-ce que les verres, de plus en plus techniques, sont élaborés avec une démarche d’éco-conception. En résumé, dans quelles conditions le verre peut-il être considéré comme un matériau dit « durable ». Pour mettre un terme à ce dossier et terminer sur une note positive et quelque peu irrationnelle, une toute dernière partie traitera des innovations récentes et celles auxquelles on peut s’attendre dans le futur.

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Ce rapport a but essentiel d’intéresser un public souvent en mal de connaissances sur le plus vieux matériau synthétique de l'humanité, aujourd'hui objet de la plus jeune et de la plus dynamique des sciences.

I.

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Histoire et présentation du verre 1. Définition et nature du matériau a. Définition globale

Définir un verre simplement n’est pas quelque chose d’aisée, aussi la définition que nous allons donner provient de plusieurs encyclopédies de vulgarisation du savoir telles Encarta 2005, Universalis dans sa onzième version et Hachette Hachett Multimédia 2004.

Tout d’abord, il convient de distinguer deux types de verre : Les verres naturels qui, comme l’indique l’adjectif qui les définit, se trouve dans la nature. nature L'obsidienne d'origine volcanique, les tectites d'origine météoritique, certaines cer poussières du sol lunaire sont des verres.

Figure 1: Obsidienne

Les verres synthétiques, synthétiques qui sont les fruits d’une une conception humaine.

→ Les es verres minéraux Dans la suite de notre exposé, ce sont ces verres là qui nous intéresserons plus particulièrement. Les particularités essentielles de d ce verre sont : • Saa transparence ou translucidité, • Sa mauvaise conductivité thermique et électrique, • Sa très bonne conduite aux produits chimiques, ce qui permet de l'utiliser pour contenir tous les types de solutions acides ou basiques. • Enfin, le fait que le verre est un matériau recyclable à l’infini. → Les verres organiques org Non plus originaires de la chimie du silicium mais cette fois de la chimie du carbone. Très utilisés en lunetterie, on les retrouve par exemple dans les lentilles. Les verres organiques sont en outre pratiquement incassables et relativement légers. Néanmoins, Néanmoins, ils sont souvent moins résistants que les verres minéraux aux actions susceptibles de les rayer ou de les dépolir, c’est

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On distingue là encore deux catégories :

pourquoi il convient d'ailleurs toujours d'éviter d'exposer les verres de lunetterie à des chocs ou à des frottements brutaux. Ils ne font pas l’objet de notre étude.

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b. Définition plus précise des verres synthétiques Premièrement, le verre, fabriqué par l’homme, fait partie des néo-céramiques dans la mesure où c’est un matériau minéral obtenu à haute température. Un verre minéral se forme à partir de la fusion de silice pure, substance amorphe1 mais de température de fusion élevée (1 730 °C). Aussi, afin d'abaisser la température de fusion, au sable (dioxyde de silicium2 de formule SiO2) sont mélangés différents produits, parmi lesquels la chaux et le carbonate de sodium. À froid, le verre ordinaire est indéformable et se casse lors des chocs. La structure moléculaire du verre est désordonnée mais néanmoins avec suffisamment de cohésion pour offrir les propriétés d’un solide. Si on le réchauffe suffisamment, il peut reprendre sa forme liquide de base. En général transparent, le verre peut également être translucide ou opaque. Sa couleur varie selon sa composition. Le verre n’est donc pas un solide, il appartient à un autre état de la matière autre que solide, liquide ou gaz : l’état vitreux. Etat vitreux On l’a dit, la matière peut exister sous d’autres états que le solide, le liquide et le gazeux. Il existe aussi la forme vitreuse ou mésomorphe dont le verre et les cristaux liquides par exemple font partie. Il faut définir l’état vitreux de différentes manières s’il on veut le cerner correctement : définition courante : le verre est un solide obtenu par figeage d'un liquide ; liquide qui ne cristallise pas si le refroidissement est suffisamment rapide.

Figure 2 Représentations schématiques planes de réseaux Source : Techniques de l’ingénieur, Verres, Jerzy Zarzycki

définition thermodynamique : le verre est un matériau qui n’est pas à l’équilibre, c’est-à-dire qui présente un contenu d'énergie interne (U) supérieur à celui des 1

Non cristallisée. Un cristal étant une substance qui après solidification présente des éléments géométriques symétriques définis. 2 Autre nom de la silice ou du quartz

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définition structurale : le verre est un solide non cristallin (état amorphe) dans lequel certains atomes gardent une structure ordonnée semblable à l’état cristallin tandis que d’autres sont plus désordonnés.

produits ts cristallisés correspondants. correspondants Le retour à une situation d'équilibre stable, phénomène appelé cristallisation, ne peut se faire naturellement même après des durées considérables.

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définition phénoménologique : l’état vitreux est fortement dépendant du facteur temps. Il est caractérisé par la présence pré d'une transition vitreuse qui est définie par une transformation caractéristique observée lors du refroidissement du matériau en phase liquide surfondu à une phase vitreuse, ou, inversement, à l'échauffement l'échauffement du verre au liquide 3 surfondu . De manière générale, la définition du verre peut se résumer de la manière suivante : « Le verre est un solide non-cristallin cristallin présentant un phénomène de transition et une stabilité 4 interne ».

c. Composition chimique La matière première : le silicium Constituant près de 28% de l’écorce terrestre, le silicium est l’élément chimique le plus répandu sur la planète après l’oxygène. Il n’existe jamais à l’état natif ou pure dans la nature : il se présente sous la forme soit de d silice, soit de silicates5 complexes. Pour la fabrication du verre, on prendra de préférence un sable le plus pur possible, c’est-à-dire c’est avec un taux de dioxyde de silicium le plus grand possible. Rappelons que le sable est le résultat de l’érosion, de la dégradation et de l’abrasion des roches par des processus chimiques (pluie) ou mécaniques (vent par exemple). Il est composé essentiellement de quartz (silice) et dans de plus petites proportions de de micas, feldspaths, magnétite nétite et autres matériaux durs (pratiquement tous composés de silicium). omposition chimique mais aussi les traitements thermiques subis sont les deux principaux La composition facteurs sur lesquels il faut jouer pour obtenir toute la palette palette de verres que l’on connait.

La silice provient de sable pur ou de quartz naturel broyé. L’alumine découle des feldspaths. Les oxydes de sodium et de potassium sont apportés sous la forme de carbonates (carbonate de sodium, carbonate ate de potassium) mais parfois, et en général en partie, sous la forme hydratée (soude NaOH pour le sodium et potasse KOH pour le potassium). 3

Ces définitions sont fortement inspirées de l’Encyclopédie Universalis version 11 Définition empruntée à l’ouvrage "Les verres ve et l’état vitreux", J. Zarzycki 5 Définition Encarta : minéral composé de silice et d'autres métaux ou oxydes, caractérisé par une forme élémentaire de tétraèdre. 6 Données Encarta 2005 4

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Composition chimique6

La chaux, substance obtenu par calcination7 du calcaire, peut être utilisée telle quelle mais parfois on utilisera du calcaire pur pour des raisons financières. Enfin, la magnésie qui est chimiquement de l’oxyde de magnésium se trouve dans la croûte terrestre. De même que pour la chaux, elle est souvent remplacée pour des raisons de coûts par de la dolomite MgCa(CO3)2 qui peut constituer des masses rocheuses d'un volume considérable comme les Alpes dolomitiques en Italie.

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2. Histoire A travers ce bref historique, l’intérêt pour nous est de montrer que le verre n’est pas le résultat d’une invention faite par un seul homme (comme peut l’être le béton ou le plastique) mais qu’il s’est construit tout au long de l’histoire de l’humanité, s’enrichissant constamment par le biais de scientifiques cherchant à répondre aux besoins du moment. Le verre a une histoire de 6500 ans derrière lui et les prouesses scientifiques des dernières années laissent espérer encore un bel avenir. Les balbutiements "Le verre est un des plus anciens matériaux connus et utilisé par l’Homme"8, ainsi, il semblerait que les techniques permettant l’obtention de verre furent mises au point en Mésopotamie vers 4500 ans avant J.C en fondant, du sable et des cendres de végétaux marins (ou des minerais de carbonate de sodium appelé natron ou soude naturelle). Les premiers objets "en verre" furent retrouvés en Egypte, datant de 3000 ans avant J.C. L’industrie verrière a commencé à se développer en Egypte, jusqu’au XIIème siècle avant J.C, puis à rejoint la Syrie et la Mésopotamie (jusqu’au IXème siècle avant J.C) grâce au commerce des phéniciens. La technique employée, consistait à enduire de potasse un noyau de sable (par la suite éliminé) et à faire chauffer l’ensemble dans des fours à très haute température (industrie du verre creux). La technique des cendres verrières (toujours sur la base d’un noyau de sable), apparaît en Chypre, en Grèce et en Italie vers 900 avant J.C, Venise devient la capitale du verre vers 500 avant J.C et cette industrie est à son apogée vers 100 avant J.C en Egypte sous l’impulsion d’Alexandre le Grand.

L’industrie du verre connaît une première révolution, avec l’invention de la technique de soufflage du verre par l’intermédiaire de canne à souffler (remplaçant le noyau central en sable) en Phénicie (vers 50 avant J.C) et permettant le développement de l’art verrier (récipients en verre soufflé) en Perse et dans l’ensemble de l’Empire Romain. Le verre transparent fut inventé dans le même temps par les phéniciens en raison de la pureté des sables utilisés et de la présence de natron de très bonne qualité.

7 Transformation d'un corps qu'on soumet à une haute température en deçà de son point de fusion 8 Les verres et l’état vitreux, p3, J. Zarzycki

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La première révolution

L’industrie du verre plat (à partir de la technique de soufflage), utilisé pour la première fois à Pompéi (puis à Saint-Rémy de Provence) pour vitrer les fenêtres, naquit au Ième siècle après J.C. Toutefois, cette industrie ne se développa réellement qu’au Vème siècle, avec l’essor de la technique de "soufflage en manchon" (allongement - ramollissement et aplatissement de verre soufflé) utilisée pour la fabrication des vitraux (verre plat coloré) au Moyen-âge. Au IIIème siècle, on découvrit le rôle purificateur du manganèse, permettant le développement des verres incolores.

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La domination vénitienne et l’avènement du vitrage La Ville-Etat de Venise devient à partir du Xème siècle, un grand centre verrier (fabrication du "cristal de Venise"). Son influence grandit au XVème siècle et dura deux siècles, sous l’impulsion des verreries vénitiennes (basé principalement sur l’île de Murano), l’utilisation de nouveau produits (chaux de soude) et l’invention du procédé "Cristallo", permettant d’obtenir du verre incolore par lessivage et l’apparition de procédés de création des glaces. Le XVème vit également le développement de l’usage des verres à vitres, afin de se protéger des conditions climatiques et de permettre d’augmenter la taille des fenêtres. La Révolution industrielle et l’entrée de l’Angleterre et de la France dans cette industrie9 Au XVIIème, se développa, dans le sillage de la Révolution Industrielle, le chauffage des fours au charbon (de terre) en Angleterre, facilitant le chauffage de ses installations et réduisant leurs dépendances vis-à-vis du bois (charbon de bois) et l’utilisation d’oxydes de plomb afin de durcir la matière. Au même siècle, en France, Colbert créa la Manufacture Royale des Glaces "de Saint-Gobain", qui mit au point un procédé de coulé en place (permettant d’augmenter la capacité de production) et des techniques de polissage et de ponçage (rendant le verre totalement transparent). Au XVIIIème, Leblanc met au point en 1791 la soude artificielle (ou factice) à partir de sel marin. Au XIXème, l’utilisation de nouvelles énergies (air comprimé, énergie hydraulique, vapeur, électricité) permit de moderniser les techniques (principalement pour la fabrication de verre plat) rendant ainsi le verre plus accessible.

Enfin, le XXème marqua la dernière grande révolution de l’industrie verrière avec la mécanisation qui permit la mise au point de production de rubans de verre sans fin et surtout, l’invention du procédé "FLOAT", qui révolutionna les techniques de production verrière.

3. Typologie du verre On distingue généralement cinq grands types de verre : les verres plats, les verres creux, les fibres de verre, les verres techniques et enfin les verres de table et la cristallerie. 9

Voir quelques illustrations en annexe 1

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La deuxième grande révolution

a. Les verres plats

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Les verres plats sont les verres que l’on retrouve dans le bâtiment (vitrages) mais de manière générale, à chaque fois qu’une surface plate de bonne qualité est exigée. Tous les traitements ultérieurs qui donnent des caractéristiques plus spécifiques au vitrage font basculer les verres plats vers des verres techniques, cette notion aura son importance au moment du recyclage.

b. Les verres creux Les verres creux sont principalement les verres de bouteilles, flacons, récipients de manière générale. Autrefois obtenus exclusivement par soufflage, ils sont aujourd’hui fabriqués en associant soufflage et pressage. Ce type de verre ne concerne pas notre étude, c’est pourquoi nous ne le développerons pas plus.

c. Les fibres de verre Fibres de verre de renforcement Elles sont principalement utilisées pour former des tissus ou bien pour renforcer certaines matières plastiques. La fabrication s’effectue en prenant la matière fondue que l’on va faire passer à travers de petits trous à l’aide d’un étirage mécanique (utilisé pour renforcer les palles d’éoliennes par exemple). Fibres optiques Industrie en plein boom, les fibres optiques sont présentes dans les télécommunications et la transmission de signaux lumineux. Le transport de lumière permet de transporter par exemple de l’image et par voie de conséquence de la vidéo.

d. Les verres techniques • Verre cellulaire ou verre mousse Principalement utilisé comme isolant thermique, le verre cellulaire est obtenu en ajoutant un agent moussant qui produit une gazéification quand le verre est amené à sa température de fusion. Le gaz engendre des petites bulles de verre qui sont piégées mais surtout qui sont indépendantes les unes des autres, ce qui explique pourquoi ce matériau est un très bon isolant 10

Voir en annexe 2 les descriptions plus précises de ces deux matériaux.

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Fibres discontinues ou laine minérale Ces fibres sont très utilisées dans le bâtiment, elles constituent de très bons isolants thermiques. Elles sont fabriquées par des procédés d’étirage par fluide ou centrifugation. Les deux principales classes de laine minérale sont d’une part la laine de roche et d’autre part la laine de verre10.

thermique. Les vides représentent jusqu’à 95% du volume, la densité de ce matériau est donc très faible. Ce produit est aussi imperméable à la vapeur d’eau (différence notable avec les laines minérales qui perdent de l’efficacité quand elles s’humidifient), tolérant aux acides et incombustible.

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• Verres d’optique Ils rentrent dans la composition des lentilles des lunettes, des microscopes, des télescopes, des appareils photographiques… La principale caractéristique demandée à ces verres est la transparence, elle doit être quasi parfaite. La fabrication de ce type de verre est très complexe : les matières premières doivent être les plus pures possibles et le process de fabrication exempt de toutes impuretés. • Vitrocéramiques Les vitrocéramiques se démarquent du verre traditionnel au niveau de la fabrication, on ne va pas éviter la cristallisation mais plutôt la contrôler. Elles ne sont plus considérées comme des verres à proprement parler, en revanche on peut garder un aspect transparent. Ces céramiques présentent des propriétés de grande résistance mécanique, thermique et chimique, contrairement aux céramiques traditionnelles ou au verre ordinaire. Elles ne sont pas employées dans le bâtiment mais on les connaît mieux dans la vie de tous les jours avec les plaques de cuisson, qui sont à l’heure actuelle, l’application la plus visible. On les retrouve aussi dans des domaines plus pointus comme l’aérospatiale où elles rentrent dans la composition des têtes de fusées et des navettes spatiales par exemple. • Verre de borosilicate type Pyrex® (marque commerciale la plus connue). On introduit entre 15 et 20% d’oxyde borique sous la forme B2O3, cela entraine une résistance aux variations de température beaucoup plus élevée mais surtout une très faible sensibilité aux rayonnements ionisants. De ce fait, on le retrouve beaucoup dans les centrales nucléaires ou bien encore dans le conditionnement des déchets radioactifs. A ces types de verre, il faut ajouter tous ceux présentés dans la partie III.3.

Le verre de table haut de gamme, le cristal, se démarque du verre classique par la présence de plomb dans sa formule chimique11. Sa qualité en termes de brillance, de limpidité et surtout de réfraction de la lumière explique pourquoi il est souvent utilisé pour la fabrication de prismes, de bijoux. Ils sont aussi utilisés dans les téléviseurs cathodiques car sa masse volumique élevée lui permet de bloquer le rayonnement X produit par l’impact des électrons du tube sur l’anticathode.

11 On parle de cristal quand il ya au moins 24% d’oxyde de plomb (PbO) dans sa composition.

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e. Les verres de table fins et la cristallerie

4. Procédés de fabrication des verres « classiques » Nous avons déjà évoqué le fait qu’il existait à l’heure actuelle une méthode de fabrication discontinue et une méthode continue. La première consiste à faire fondre la matière dans un récipient qui va être ensuite soit prélevée soit coulée sur une surface plane. Le cycle recommence à intervalles réguliers mais on voit déjà que cette technique traditionnelle montre des limites. La deuxième consiste à utiliser un four continu, l’enfournement de matières premières se faisant sans interruption et la sortie du verre en bout de chaine également. Nous développerons plus précisément cette dernière et le procédé dit "float" car il représente la majorité des process industriels du secteur.

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Les trois phases successives de l’élaboration du verre plat par le procédé float. Cette technique de production de verre plat en continu fut inventée en 1952 par Sir Alastair Pilkington et utilisée à échelle industrielle à partir de 1959 par la firme anglaise Pilkington avant de supplanter les autres techniques de création de verre à plat.

1/ Elaboration du verre, soit transformation du mélange de matières premières en une masse pâteuse, homogène et dont on pourra facilement mettre en forme. La première sous phase est la fusion des matières premières. Les matières premières de base (sable, dolomie, calcaire, feldspaths, soude et potasse…) ont été vues auparavant. Parfois, on y ajoute des matières chimiques (appelées fondants) pour donner au verre des propriétés particulières mais aussi tout simplement pour faire baisser le point de fusion (réduction des consommations énergétiques). Dans cette première étape, les carbonates vont fondre les premiers et attaquer les grains de sable, ceci aura pour conséquence un dégagement de dioxyde de carbone. Ensuite, il y a ce que l’on appelle l’affinage et l’homogénéisation. Il s’agit dans cette étape d’augmenter la température du mélange (environ 1500°C) afin de le rendre moins visqueux et pouvoir ainsi, en le brassant, éliminer les bulles de gaz restantes. S’il reste du gaz dans le mélange alors le verre pourra avoir des zones de fragilité locales, cette étape est donc primordiale. Enfin, pour terminer cette première phase d’élaboration, il faut en passer par la braise. Il s’agit d’abaisser lentement la température afin d’obtenir une homogénéité et une viscosité suffisamment élevée pour mettre en forme la matière. Cette phase est également très délicate car une précipitation dans le refroidissement pourrait entrainer la cristallisation du mélange et nous n’aurions plus un verre à la sortie mais du "dévitrifié". "Il s'agit d'un défaut dans le verre que nous essayons de ne pas produire dans nos fours. Dans ce cas, il n'y a plus de transparence. Si le défaut est trop gros, le verre est cassé et est recyclé dans le four sous forme de groisil. Le dévitrifié apparaît si nous ne contrôlons pas bien les températures du four et le refroidissement du verre"12. 12

Réponse de M. Oliver Mal, coordinateur R&D Chez AGC Flat Glass Europe, à une de nos interrogations.

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Le verre plat est fabriqué en trois grandes étapes, l’élaboration de la pâte, la formation de la glace et la spécialisation.

10 Figure 3 Vues schématiques d'un four à bassin Source : Techniques de l’ingénieur, Traité Matériaux non métalliques

2/ Réalisation de la glace. La glace est la feuille de verre de 6mm environ qui sort en fin de processus. Elle est obtenue en déversant le mélange fondu précédemment évoqué sur un bain d’étain lui-même fondu. L’étain est utilisé car premièrement il a une densité plus importante que le mélange vitreux (effet de portance), deuxièmement il permet d’avoir une planéité parfaite sur la face de contact et enfin il confère au verre une qualité optique idéale. Evidemment, les deux liquides ne sont pas miscibles mais il faut veiller tout de même à éviter tout échange entre eux. Pour cela, il faut rendre l’atmosphère réductrice (à base d’oxygène) afin d’éviter l’oxydation de l’étain avec des particules du mélange vitreux. Il faut aussi veiller à ce que la température soit la plus homogène possible sur la largeur afin d’éviter au maximum les faiblesses structurelles. La température est de plus en plus faible en arrivant sur les rouleaux, à ce moment, la pâte est suffisamment visqueuse pour être extirpée sans dommage. Le réglage de l’épaisseur se fait à l’aide de mollettes sur les bords qui vont soit étirer la pâte sur la largeur (dans ce cas, on diminuera son épaisseur), soit au contraire la comprimer, ce qui aura pour incidence de l’épaissir mais aussi via le contrôle de la pression de l’enceinte permettant une homogénéisation de la surface. En règle générale, ce procédé permet d’obtenir des verres de 3,20 m de large avec une épaisseur variant de 2 à 20 mm.

3/ Finalisation et spécialisation du verre Pour certains verres, il est nécessaire d’appliquer certains films minces pour leur donner certaines caractéristiques. C’est notamment le cas d’oxydes métalliques ou de métaux qui vont entrés dans la fabrication de verres peu émissifs (couche métallique ou argent) par exemple. Dans ce cas, il faut travailler le verre quand il est encore à une température suffisamment élevé (~600°C). La plupart du temps, on va appliquer une pyrolyse qui consiste à projeter une poudre de la substance désirée ou une solution d’un composé organométallique13 sur le verre chaud, laquelle va s’unir avec le verre pour former la couche métallique14. Un procédé dit "solgel" peut aussi être utilisé. Il s’agit ici de plonger le verre dans un liquide métallique. Des 13 Définition Encyclopaedia Universalis 11 : les organométalliques sont des composés, exclusivement synthétiques, dont la constitution se déduit de celle d'un hydrocarbure en remplaçant un ou plusieurs atomes d'hydrogène par un métal. 14 Procédé dit "on-line". Un procédé dit "off-line" existe mais est beaucoup trop compliqué à comprendre à notre niveau.

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Figure 4 Formage du verre plat par flottage Source : Techniques de l’ingénieur, Traité Matériaux non métalliques

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liaisons se forment avec le verre et par une pyrolyse (chauffe) less atomes métalliques se transforment en oxydes pour former la couche. Les épaisseurs de ces couches sont très minces, de l’ordre du nanomètre ou parfois de l’angström (10-10 m soit 0,1 nm). nm) Cette donnée est fondamentale car bien entendu l’objectif en traitant traitant ces verres avec des couches métalliques n’est surtout pas de les rendre moins transparents. transparent Des graphiques explicatifs du processus de fabrication sont donnés en annexe 3.

5. Verre et énergie : l’effet de serre Dans cette partie, il s’agira de développer développer un phénomène lié au verre aujourd’hui très connu mais pas aussi simple qu’il n’y parait : l’effet de serre. Le but ici est de comprendre le comportement du verre vis-à--vis vis du rayonnement solaire, autrement dit d’analyser le verre sous une approche thermodynamique. odynamique. En revanche, il n’est pas question de s’intéresser au phénomène d’effet de serre à l’échelle de la planète car même si des similitudes existent, beaucoup de paramètres viennent le complexifier. Pour comprendre l’effet de serre, il faut tout d’abord d’abord comprendre grossièrement la nature du rayonnement solaire. Nous nous concentrerons uniquement sur l’émission de rayonnement et non aux causes de cette tte dernière, dernière là n’est pas notre objectif.

Grâce à ce graphique, on peut connaître la puissance radiative (ou émittance énergétique) qui percute la terre. On peut déjà noter que le rayonnement est en partie absorbé par certaines molécules de l’atmosphère telles que la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, le dioxygène et l’ozone. On se retrouve avec un spectre plus accidenté qu’il ne l’était au départ du soleil (spectre du corps noir oir à 5800 K). Néanmoins, on peut remarquer une chose intéressante, la majeure partie de la puissance thermique se trouve dans le domaine du Figure 5 Emittance énergétique du visible (entre 400 et 700 nm), une très faible part dans rayonnement solaire en fonction de les ultraviolets (entre 100 et 400 nm) et le reste, une partie pa la longueur d'onde Source : Encyclopaedia Universalis non négligeable, dans les infrarouges proches (entre 700 2005 et 3000 nm). Ce constat est la donnée primordiale prim à retenir si on veut comprendre le fondement de l’effet de serre. Tout corps qui n’est pas au zéro absolu (0 K ou -273.15 °C) émet un Figure 6 Domaine de longueur d'onde et de fréquence des rayonnement mais plus lus un corps est ondes électromagnétiques Source : Encyclopaedia Universalis 2005

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a. Le rayonnement solaire

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chaud, plus il émet dans des longueurs d’onde courtes. Cela explique pourquoi le l soleil mais aussi le filament d’une ampoule à incandescence par exemple émettent dans le domaine du visible. Ceci est résumé dans le graphique en annexe 4 où on voit très bien le décalage vers la doite des optimum quand le corps descend en température.

b. Les caractéristiques du verre Le verre ne peut pas être pris comme un matériau unique, son comportement face au rayonnement visible mais surtout infrarouge est fortement dépendant de sa composition chimique. La teneur en Fe2O3 est l’élément décisif de ce c comportement. De manière générale, le verre va être transparent au rayonnement dans le spectre visible et plus on va se déplacer vers des infrarouges à grandes longueurs d’onde plus il va absorber ou réfléchir ce rayonnement.

c. L’effet de serre

Figure 7 Evolution spectrale de différentes teneurs en Fe2O3 Source : construire en verre

Au final, l’effet de serre (voir annexe 4) peut être schématisé comme ceci : le verre laisse passer le rayonnement solaire à plus de 90% et bloque (absorption et réflexion) le rayonnement infrarouge moyen et long à presque 100% (alors renvoyé par les corps matériels de la serre), serre) d’où une montée progressive de la température dans l’enceinte.. Bien sûr, cette approche n’est faite que sur le rayonnement solaire mais il a aussi des déperditions par conduction dans le verre et par convection. Néanmoins, ce phénomène explique en grande partie le succès du verre danss le bâtiment (en dehors de sa transparence) car on voit qu’il est possible avec ce matériau de piéger de l’énergie gratuite venant du soleil et qui plus est des puissances non négligeables.

II. Utilisation du verre dans le bâtiment 1. La fulgurante progression du d matériau dans ce secteur

Les romains commencent nt à utiliser ce matériau pour fermer des pièces mais cette pratique reste à la marge et les verres se réduisent à des dimensions faibles (50 cm x 30 cm) et à des épaisseurs relativement importantes, de l’ordre de 6 cm. La transparence n’est pas toujours aux rendez-vous vous des chimistes de l’époque. Les églises romanes (10-12ème siècle) iècle) ne sont pas pourvues de vitraux et il faut attendre l’art ème gothique et donc le 12 siècle pour les voir apparaître. A cette époque, l’église est à la pointe de l’expression architecturale car elle seule peut se permettre financièrement d’innover que qu ce soit au niveau des matériaux, des techniques de constructions, … Néanmoins, petit à petit, toujours dans les couches les plus aisées de la société, on essaie de trouver des solutions pour

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La fabrication de verre synthétique par l’homme, nous l’avons vu précédemment, remonte au temps des Egyptiens, vers 3500 avant J.C.

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intégrer ce matériau, très intéressant car capable d’amener de la lumière tout en protégeant de l’extérieur15, des agressions du vent et de la pluie. Les maisons de l’époque ne sont pourtant pas très favorables aux ouvertures, elles sont difficiles à réaliser car que ce soit la pierre ou la brique, toutes deux travaillent et sont "sollicités uniquement en pression"16. L’arrivée de la maison à colombage va considérablement modifier la donne, désormais c’est une structure de bois qui va encaisser les charges descendantes de l’édifice et de ce fait les parties du mur non structurelles, souvent en torchis17, seront plus à même de recevoir une ouverture.

Au 18ème siècle arrive le fer (d’abord la fonte de fer puis ensuite le fer forgé) et sa résistance mécanique (surtout en traction) permet un changement d’échelle dans les réalisations architecturales. En ce qui concerne les ouvertures, le raisonnement est semblable aux maisons à colombage, la structure libère des surfaces non structurelles et donc non soumises à des efforts importants ce qui a pour conséquence la réalisation plus aisée d’ouvertures. L’arrivée progressive du béton armé renforcera encore ce constat, l’architecture dispose dès lors de tous les matériaux pour laisser l’expression architecturale la plus folle s’exprimer.

Après la Seconde Guerre Mondiale, le procédé de fabrication du verre "flotté" va révolutionner l’industrie du verre, les prix vont chuter en même temps que la qualité esthétique et les propriétés mécaniques vont s’accroître fortement. De nouveaux matériaux d’étanchéité vont voir le jour, améliorant aussi les performances globales du produit. Des gratte-ciels de verre vont poussés partout dans le monde à un rythme effréné jusque dans les années 70. Après les deux chocs pétroliers, ces bâtiments seront vivement critiqués, à juste titre, pour leur gaspillage énergétique. Les Etats accusent le coup et c’est véritablement le moment où les autorités prennent conscience de la problématique énergétique. Le verre traverse une crise et les industriels doivent réagir. C’est ce qu’ils vont faire en proposant les premiers verres efficaces contre les ardeurs du soleil et les déperditions de chaleur. Aujourd’hui, il faut encore innover pour répondre aux exigences croissantes des utilisateurs qui demandent des verres très performants techniquement (résistance mécanique, forte transmission lumineuse mais avec un facteur solaire bas18 ou encore mieux un facteur solaire

15 Rappelons à ce titre, qu’avant le verre, les hommes ont déjà percé leurs murs pour amener de la lumière dans l’habitat. Les ouvertures étaient couvertes de peau de bêtes ou de toile en saison froide et laissée béante en saison chaude. 16 Construire en verre, presses polytechniques et universitaires romandes. 17 Mélange de paille et de terre 18 Somme de l’énergie solaire transmise et de l’énergie réémise vers l’intérieur à la suite de l’échauffement des verres par absorption énergétique. Plus le facteur solaire est bas, plus l’énergie entrante sera faible et moins il faudra consommer d’énergie pour climatiser l’été.

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C’est Mies Van Der Rohe, un illustre architecte du mouvement moderne, qui frappe le premier en 1921 en proposant le bâtiment exposé en page de garde du document ; un bâtiment administratif de vingt-neuf étages à Berlin, en béton armé et dont l’intégralité du mur extérieur serait composé de verre. Les gratte-ciels ne sont pas nouveaux, ils sont apparus il y a une vingtaine d’années aux Etats-Unis mais c’est la première fois que l’on envisage un emploi du verre aussi radical.

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bas en été et fort en hiver, la possibilité de faire opacifier le verre pour pouvoir bénéficier d’une intimité à la demande,…). A la fois source de lumière et donc ouverture du bâtiment sur l’extérieur, l’extérieur source de chaleur et de froid, point faible de la façade vis-à-vis vis de l’acoustique ou de l’effraction et point fort de la composition architecturale de la façade, la baie doit satisfaire de nombreuses exigences. Nous verrons dans la partie qui suit comment les industriels réussissent à répondre à la demande de leur clientèle en proposant des produits de plus en plus sophistiqués.

2. La réponse des industriels pour répondre à une demande de plus en

plus spécifique a. Les vitrages Dans cette partie, nous présenterons uniquement les caractéristiques des verres les plus récents mais uniquement du point de vue du matériau. Les concepts constructifs liés au verre seront développés dans une prochaine sous-partie sous (II.4). II.4). Avant de commencer, il faut savoir que la plupart des innovations concernant le verre sortent d’abord dans le secteur automobile puis sont étendues et adaptées au secteur du bâtiment. La demande est variée, elle peut porter sur une meilleure résistance nce mécanique voire chimique du verre, un meilleur comportement dans des milieux très spécifiques (on abordera un vitrage dit "antibactérien" qui trouve une application logique dans le secteur hospitalier). Cependant, lors de notre recherche, nous avons remarqué marqué que les travaux des industriels se concentraient plus particulièrement sur l’approche énergétique, du fait de l’histoire certainement (crise du verre dans les années 70) mais bien sûr, et c’est lié, aux évolutions des mentalités dans le domaine de la l maîtrise énergétique. En moyenne, 20 % des déperditions thermiques de l’enveloppe se font par les fenêtres. Les vitrages doivent donc être associés à l’isolation thermique. thermique Caractéristiques mécaniques

Le vitrage feuilleté Le vitrage feuilleté s’oppose au verre trempé, qui est déjà un verre conçu pour avoir des propriétés mécanique renforcées, par l’existence de deux pièces de verre cette fois avec pour particularité la présence d’un intercalaire plastique19 entre les deux. L’intercalaire plastique a pour fonction de retenir les fragments de verre en cas de rupture du matériau. Ce plastique est plus communément appelé PVB pour polybutyral de vinyle. vinyle Figure 8 Le verre est lui-même même plus résistant en renforçant la qualité du Verre feuilleté après un impact © Miroiterie Cambon sulfure de nickel (NiS) présent dans sa composition.

19 De l’ordre de 0.75 mm (secteur automobile)

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Figure 9 Double-vitrage standard Démarche de HQE des bâtiments – ARENEIDF

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Figure 10 Double-vitrage vitrage avec renforcement feuilleté Démarche de HQE des bâtiments – ARENEIDF

Le verre armé C’est un verre dans lequel on a insérer un treillis métallique destiné à maintenir les morceaux de verre en place lors d’une éventuelle rupture du matériau. Ce type de verre n’améliore ni les propriétés thermiques ni les propriétés mécaniques (résistance aux sollicitations) du matériau. Le verre trempé Un verre trempé est un verre qui accroît de manière considérable ses performances en matière de résistance mécanique et thermique, à ce titre certains verres peuvent, avec ce traitement, accepter des variations de température de l’ordre de 200 °C. Le verre peut être trempé chimiquement ou thermiquement. Nous ne développerons pas la trempe chimique quii est une technique assez complexe à expliquer, néanmoins il faut savoir qu’elle donne généralement des résultats encore meilleurs que la trempe thermique. En ce qui concerne cette dernière, il s’agit de refroidir brusquement avec un soufflage d’air froid le verre qui sort du process de fabrication qui est alors aux alentours de 650 °C. La surface va se rétracter plus vite que le cœur, engendrant des tensions de compressions plus importantes à la surface, ce qui lui confère les performances mécaniques et thermiques thermiques accrues. Le verre à la base est isotrope mais avec ce type de traitement il devient anisotrope. En conséquence, le verre trempé ou durci peut présenter un aspect de "taches" plus ou moins sombres ou colorées, visibles plus ou moins en fonction des conditions d’observation et de la polarisation de la lumière ambiante. Caractéristiques acoustiques

Le vitrage acoustique Il existe plusieurs façons de traiter aiter acoustiquement un vitrage et parfois certaines peuvent être couplées. La première est d’augmenter gmenter les épaisseurs des verres20 et surtout d’utiliser deux verres d’épaisseurs épaisseurs différentes (4-10-10 (4 par exemple).

La deuxième est d’introduire un gaz isolant. Ce

Figure 11 Verre acoustique Démarche de HQE des bâtiments – ARENEIDF

20 Car la capacité d’isolation première d’une paroi est toujours son poids.

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type de verre est très efficace contre les bruits de hautes fréquences (aigus) mais peu contre les bruits routiers par exemple.

On pourrait penser à mettre du vide car on sait qu’un son ne peut se déplacer que dans les milieux matériels. Le problème se situe au niveau des pressions exercées de part et d’autre des verres (face 1 et 4) qui ont tendance à incurver le double-vitrage. double vitrage. De ce fait, on est obligé d’installer des raidisseurs qui annulent l’effet désiré dési car le son a désormais un moyen de se propager. Néanmoins, cette approche est toujours en phase recherche. La meilleure technique à l’heure actuelle est d’assembler un verre feuilleté (poids) avec une résine souple (amortissement de l’onde acoustique) et une glace ordinaire de largeur différente que les deux autres. Si il y a nécessité de lutter contre des bruits ayant de hautes fréquences, on ajoutera un gaz acoustique. Figure 12 Double-vitrage vitrage acoustique renforcée Démarche he de HQE des bâtiments – ARENEIDF

Caractéristiques thermiques

Le double-vitrage vitrage ou vitrage isolant Le double-vitrage vitrage est un système verrier qui, au départ, a pour but d’améliorer les performances thermiques du vitrage. Pour cela, dans un premier temps, nous allons non plus raisonner sur le verre en lui-même même mais plutôt sur la façon avec laquelle il va représenter un système performant du point de vue thermique. Le verre en tant que tel n’est pas un bon isolant thermique alors que l’air en est un, à condition de couper au maximum les échanges par convection. En effet, il isole tant qu’il est immobile mais conduit la chaleur quand il se met en mouvement à travers des cercles convectifs. Seul le verrier est en mesure de connaître l’épaisseur optimale entre les deux verres afin de garantir une bonne isolation thermique. Une difficulté apparaît avec ce type de verre, c’est la question de la condensation entre les deux vitres. En effet, Il faut limiter Figure 13 Assemblage des au maximum l’humidité entre les deux vitres sous peine pein de voir bords du double-vitrage double apparaître de la condensation sur la face 2 en hiver. L’air humide Source : Construire en verre en contact avec la vitre froide atteindrait sa température de rosée et de fines gouttelettes (condensation) se déposeraient sur la vitre, altérant les propriétés de transparence du verre mais pire encore aurait des effets dévastateurs sur les joints. Afin de remédier à ce problème, les deux verres sont séparés par un intercalaire en aluminium dans lequel se trouve un agent désicant. De ce fait, si le double-vitrage vitrage n’a pas été correctement correc rempli avec un air très sec alors cet agent absorbe l’humidité en trop. Le double-vitrage vitrage renforcé avec un gaz isolant Pour gagner en efficacité, on peut substituer à l’air un gaz encore encore plus isolant thermiquement, ce sont généralement des gaz rares, rares, plus visqueux tels que l’argon ou du krypton. Le krypton étant plus isolant que l’argon, lui-même lui même plus isolant que l’air. Le xénon peut aussi être employé, il est encore plus efficace que le krypton.

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Vitrage sous vide Le vitrage sous vide peut dans la théorie être une très bonne idée pour minimiser les flux thermiques car, rappelons le, le vide s’oppose à la matière et donc n’autorise que des flux radiatifs et plus du tout les flux conductifs21 et convectifs. On a vu précédemment que l’inconvénient majeur du vitrage sous vide était sa résistance aux pressions, de ce fait, on était obligé d’utiliser des raidisseurs qui avaient pour défaut d’être de très bons ponts thermiques. Néanmoins, des solutions ont été expérimentées, notamment aux Etats-Unis, dans le Colorado, où une valeur de U de 0.6 W/m².K22 a été calculée pour deux vitres séparées par du vide et pourvues de revêtements low-e (basse émissivité), maintenues écartées par des billes23 de 0.5 mm. Des systèmes avec des aérogels isolants et résistants sont aussi en cours de développement. Verre chauffant Ce dernier est muni d’un fil électrique qui circule à travers lui, par effet joule, le verre chauffe. Ceci est très utile dans l’automobile pour lutter contre le givre mais dans le bâtiment, ce type de verre est peu employé car gros consommateur d’énergie.

L’enduit, de part sa composition chimique et sa méthode de pose ne peut être que posé sur les faces intérieurs du double-vitrage. Dans les régions froides, on privilégiera le confort d’hiver et donc le maintient au maximum de la chaleur de la pièce, l’enduit se placera en phase 3. L’été,

21 Ne pas oublier que des échanges conductifs peuvent aussi exister dans un gaz, qui plus est si celui-ci est visqueux. 22 A titre de comparaison un double-vitrage de très bonne facture avec un gaz rare aura du mal à descendre en dessous de U = 1 W/m².K 23 Pour minimiser les flux par conduction, la surface de contact d’une bille avec une paroi plane étant en théorie un point. 24 Le coefficient d’échange par conduction Ug est identique, en revanche cette amélioration se voit sur le facteur solaire g.

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Vitrage basse émissivité ou ITR (Isolation Thermique Renforcée) Ce type de vitrage est 25 à 50% plus performant thermiquement qu’un double-vitrage classique 24 . La différence est la présence d’un film métallique opaque aux infrarouges mais transparent au rayonnement lumineux. Ainsi, l’hiver, la chaleur réémise en infrarouges par la pièce (plus chaude que l’extérieur) est réfléchie dans sa quasi-totalité alors qu’on l’a vu précédemment (figure 13), dans un double-vitrage classique, 60% du rayonnement infrarouges est absorbé et sur ces 60%, la moitié revient dans la pièce et la moitié repart à l’extérieur. On appelle ce type d’enduit "basse émissivité" car il réfléchie plus qu’il n’absorbe et donc il n’émet quasiment pas. Comme il Figure 14 Schéma de principe réfléchit dans les deux sens, la déperdition (passage d’un côté à l’autre) est moindre et donc la performance Source : Réinventons l’énergie, types de vitrages, région wallonne accrue.

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on voudra éviter les grosses chaleurs dans le local et on installera un vitrage avec l’enduit sur la face 2.

Figure 15 Position de l'enduit low-e Source : irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/bsi/88-5_f.html

Vitrage Heat Miror Né aux Etats-Unis en 1981, ce type de verre à basse émissivité est l’un des plus efficaces du marché sur le plan thermique. Son originalité réside dans un enduit métallique au vacuum appelé aussi heat miror. De plus, il combine les avantages d’un triple vitrage avec deux espaces tampons mais non ses inconvénients puisqu’il n’y pas trois vitres mais deux, le heat miror étant la couche séparatrice. Ce type de vitrage réduit aussi de plus de 99% les rayonnements UV qui peuvent détériorer le mobilier et la peau. Southwall Technologies a aussi réussi à créer le vitrage le plus performant à l’heure actuel, il s’agit du système superglass.

Figure 16 Heat Miror plus

De manière générale, sur le plan thermique, on se rend compte qu’il est extrêmement difficile de trouver une solution parfaite et cela est dû à un phénomène très simple : la lumière transporte de la chaleur. En effet, l’idéal pour que le vitrage soit un aussi bon isolant thermique qu’un mur isolé serait de laisser la lumière le pénétrer mais pas la chaleur, malheureusement, il en sera toujours ainsi, s’il on veut que le vitrage reste transparent, nous serons toujours obligés d’accepter sa chaleur. Néanmoins, tout n’est pas noir dans ce constat car on sait qu’il faudra de plus en plus essayer de capter les apports énergétiques gratuits comme ceux du soleil. Il faut donc que les industriels cherchent encore des solutions pour que pendant la période hivernale on puissent avoir un maximum de transparence et un maximum de chaleur et pendant la période estivale, un maximum de transparence et un minimum de chaleur et ce dans un même vitrage, là est la difficulté et là est le challenge des industriels. o

Protection incendie

Ce type de verre est constitué de verres de sécurité trempés ou feuilletés séparés par un ou plusieurs espacements remplis non pas de gaz (utilisé pour l’isolation thermique) mais d’un gel transparent stoppant le rayonnement du feu (rayonnement calorifique inférieur à 10kW/m²) et limitant l’élévation de la température. Ce gel, totalement transparent dans le temps (stable aux rayons UV), s’opacifie et s’expanse sous l’action de la chaleur, limitant ainsi le rayonnement et

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Figure 17 Superglass U=0.11 W/m².K

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l’élévation de la température sur la face opposée au feu. La résistance au feu peut aller jusque 120 min. La chaleur est également à l’origine de case d’ordre thermique (choc), pour répondre à ce problème, les fabricants de verre ont créé un type de verre, durci thermiquement appelé vitrage durci. Le plus souvent, on associe ce type de verre à des verres feuilletés.

b. Les menuiseries En ce qui concerne les menuiseries, nous ne nous étendrons pas mais nous donnerons quand même quelques grands principes à connaître. Le premier principe qu’il faut toujours avoir à l’esprit quand on choisit un vitrage, c’est qu’on peut mettre le meilleur verre qui existe sur le marché, ce n’est pas pour autant que le système sera efficace. Le rôle de la menuiserie est décisif, un bon verre sur une menuiserie de moyenne performance n’a pas de sens, l’élément le plus faible est le facteur limitant, autrement dit, il faut toujours essayer que le verre et la menuiserie aient le même coefficient de déperdition U25. Les matériaux constitutifs des menuiseries sont très variés (bois massif ou lamellé collé, aluminium anodisé ou thermolaqué, PVC, polyuréthane, composites (bois-aluminium, PVCacier),…) et ont chacun leurs avantages et inconvénients (poids, résistance thermique, durabilité,…). Il conviendra et c’est notre deuxième objectif, de choisir le matériau le plus adapté à la région d’accueil et faire attention aux importations douteuses. Par exemple, il faut savoir que la France est le second Pays d’Europe pour ses importations illégales de bois tropicaux26. S’il on choisit le matériau bois, il important de se renseigner s’il provient ou non d’une forêt gérée durablement, cet aspect là est aussi très important à l’heure du développement durable.

3. L’appropriation du verre par les architectes

Dans cette partie, nous ne développerons pas toutes les applications du verre dans le bâtiment, nous nous intéresserons plus aux concepts techniques qui ont une réalité en terme d’efficacité énergétique par exemple que sur ceux destinés à avoir plus un rendu esthétique.

a. Le solaire passif Les architectes essaient de plus en plus de composer des bâtiments en lien direct avec leur environnement et tentent, quand cela est possible, de se servir au maximum des 25 Le U du vitrage est noté Ug (glass) et le U de la fenêtre entière (vitrage + châssis) Uw (window) 26 Démarche HQE des bâtiments - ARENEIDF

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Comme on a pu le démontrer auparavant, les hommes se sont rendus compte des innombrables possibilités architecturales du verre qu’à partir du moment où ils ont réussi à le maîtriser. Cette constatation est encore vraie aujourd’hui ; à une époque où la connaissance de ce matériau grandit de jour en jour, les industriels sortent constamment de nouveaux produits et les architectes ont, par voie de conséquence, des matières premières sans cesse renouvelées. Ils doivent les comprendre, les assimilés et finir par trouver des applications réelles à leurs concepts artistiques et constructifs.

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caractéristiques du lieu de construction dans le but d’être le plus économe possible en énergie: cette démarche est ce que l’on appelle généralement l’architecture passive ou bioclimatique. La philosophie de base de ce concept est axée sur la simplicité et l’optimisation des composants fondamentaux du bâtiment, à savoir l’enveloppe (murs+ouvertures) et la ventilation. Le but étant de profiter au maximum de l’énergie gratuite (solaire notamment) et d’économiser le traditionnel système de production de chaleur (chaudière ou radiateurs électriques). Dans cette partie, nous nous concentrerons sur la notion de solaire passif, directement en lien avec notre sujet d’étude. Nous rappelons que le soleil à une trajectoire légèrement inclinée vers le Sud sous notre latitude, c’est pourquoi la face Sud sera souvent celle sur laquelle les systèmes solaires passifs viendront se placer. Une autre remarque est importante, la trajectoire du soleil est plus rasante en hiver qu’en été. Le mur à isolation transparente (voir annexe 5) Ce système utilise une paroi noire pour capter un maximum d’énergie solaire (3). Une isolation transparente permet le passage de la lumière mais bloque les infrarouges provenant de la surface noire qui chauffe. Une isolation est bien entendu indispensable pour les jours sans soleil et la nuit, ce peut être du verre cellulaire. Cependant ce système doit être muni d’une protection solaire pour la saison estivale afin d’éviter la surchauffe. On se retrouve donc à mettre des stores sur un mur ! Sur la couche 2, un vitrage peut aussi être installé. Ce système est assez onéreux car nécessitant un appareillage lourd. La façade à double paroi ou double peau (voir annexe 6) Ce type de façade est très apprécié en ce moment (tour phare de Tom Mayne à la défense par exemple, projet de tour hypergreen de Jacques Ferrier), sans employer de technologies révolutionnaires, elle crée juste un espace tampon au niveau de l’enveloppe, espace qui permet d’atténuer les déperditions thermiques. La double peau peut soit courir sur toute la hauteur du bâtiment, soit uniquement sur une hauteur d’étage.

Un mur capteur est composé d’une ossature porteuse traditionnelle (mur en béton) sur lequel repose une lame de verre. Le verre (double vitrage) est séparé du mur par une lame d’air qui joue un rôle primordial dans ce principe. Le double vitrage permet de transformer le rayonnement en chaleur et ainsi de chauffer l’air contenu entre le vitrage et le mur. L’air chaud réchauffe directement le mur (par conduction) avant de restituer son énergie à l’intérieur par rayonnement. Cette technique fonctionne quelque soit la température extérieure, il suffit seulement qu’il y ait du soleil. Le double vitrage joue le rôle d’isolant en cas de rayonnement insuffisant (nuit ou temps nuageux).

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Le mur trombe et le mur capteur (voir annexe 7) Ces deux concepts reposent sur le rayonnement solaire, permettant de transformer l’énergie du soleil en chaleur (effet de serre) par le biais d’une lame de verre, ils doivent ainsi être positionnés sur la paroi orientée plein Sud. Leur particularité est de s’intégrer directement à la structure porteuse extérieure (murs) du bâtiment.

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Le concept de mur-trombe qui est une invention française (de Félix Trombe) est une amélioration du système de mur capteur. Le mur-trombe est comme son prédécesseur un système directement incorporé au mur. La différence entre les deux concepts réside dans le fait qu’il existe une relation directe entre l’air intérieur et l’air présent derrière la lame de verre. Cette relation permet en plus du rayonnement du mur d’autoriser un transfert de chaleur par convection. L’air se réchauffe derrière le double vitrage puis revient de façon naturelle à l’intérieur. En effet, l’air froid des pièces est chauffé par le bas derrière le vitrage, une fois chaud, celui-ci devenu moins lourd (moins dense) que l’air froid s’élève et retourne dans la pièce par le haut. Dans ce cas, le rayonnement du mur est moindre que celui du mur capteur. Le principe de mur-trombe permet d’avoir une meilleure maîtrise du système lorsque le rayonnement est insuffisant car il est muni d’un clapet situé en partie haute permettant de court-circuiter les mouvements d’air et d’éviter ainsi une circulation de l’air en sens inverse (refroidissement de la pièce à chauffer). Il peut également être doté d’un système de clapet extérieur, mis en place en haut du vitrage, permettant d’avoir une circulation de l’air froid (à l’intérieur) et de rejeter l’air chaud (passant derrière le vitrage) à l’extérieur.

Ces deux dispositifs de chauffage d’air ont une inertie importante (en raison de l’épaisseur des murs) mais présente l’avantage d’être totalement naturel (n’utilisant aucune énergie), toutefois, ils sont le plus souvent complétés par des systèmes d’appoints. L’efficacité du système peut être améliorée en utilisant des briques (meilleur stockage et distribution de l’énergie) et en plaçant un revêtement sombre à la surface extérieure. L’inconvénient majeur de ses procédés, c’est qu’ils continuent de fonctionner en période estivale. Cette particularité peut être annihilée pour les murs-trombe en mettant en place un clapet sur la face extérieure. Il peut également y avoir un dispositif ingénieux, prenant en compte la course du soleil selon les saisons (le soleil est haut en été et bas en hiver) et en installant un balcon ou une avancée au dessus du système. Enfin le meilleur moyen d’éviter les surchauffes estivales reste l’installation de stores à l’extérieur.s

Le verre n’est pas seulement un matériau réservé à l’extérieur, en effet, il est de plus en plus utilisé en aménagement intérieur, aussi bien dans des bâtiments professionnels que pour les particuliers. Le verre permet de jouer avec la lumière, les volumes et l’ambiance des pièces et d’amener la lumière dans les pièces ou endroit n’étant pas en contact avec l’extérieur. Il est ainsi devenu un matériau de décoration privilégié par les designers. En intérieur, il peut se trouver sous forme de cloisons par l’intermédiaire de véritables "panneaux de verre" formant une sorte de mur de verre, sous forme d’escaliers et de garde corps, de dalles mis au sol ou sous divers autres formes encore. En aménagement intérieur, le verre peut se décomposer sous trois grandes formes : le verre imprimé (ou coulé), le verre moulé (ou bombé) et le verre teinté. Le verre imprimé permet de créer des motifs géométriques transparents, brillants ou mats. Ces motifs sont créés lors de la phase de fabrication en coulant du verre sous forme 27

Voir photos suggestives en annexe 8

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b. Le verre dans l’aménagement intérieur27

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pâteuse dans des moules. Ce type de verre se retrouve sous forme de portes, de cloisons ou de balcons. Le verre moulé est assez particulier, il est en effet obtenu en réchauffant un verre plat (clair ou teinté), entrainant son ramollissement. Cette particularité lui permet d’épouser (par gravité) la forme d’un moule (concave ou convexe suivant le résultat désiré). Cette technique permet ainsi d’obtenir des verres de formes particulières principalement pour réaliser des cloisons. Le verre teinté est obtenu lors de la procédure de fabrication par incorporation d’oxydes métalliques qui permettent d’obtenir les couleurs désirées. En aménagement intérieur ou extérieur, le verre peut également être utilisé sous forme de briques (ou pavés) de verre. Cet élément se compose en réalité de deux éléments de verre creux soudés à chaud ensemble. Le vide formé est rempli d'air sec offrant une bonne isolation thermique et permettant de prévenir tout risque de formation de condensation. Les briques de verre peuvent être de couleurs, de motifs et de tailles diverses. Enfin on peut citer une innovation de la firme française Saint-Gobain, appelé "Thermovit Elegance" qui est un chauffage électrique en verre à rayonnement thermique direct. Ce procédé est en réalité un radiateur en verre feuilleté générant de la chaleur par l’intermédiaire d’une résistance électrique disposée entre deux vitrages, le rendu en annexe permet d’apprécier l’esthétisme.

III. Problématiques et enjeux pour le futur 1. Pathologies En dehors des traditionnelles casses mécaniques, le verre peut se retrouver fragilisé dans certaines circonstances, cassé ou bien voir son efficacité décroître.

La casse mécanique est le premier inconvénient de ce matériau. Néanmoins, dès la conception des bâtiments, certaines technologies de verre permettent de répondre à ce problème très efficacement. Les verres feuilletés évitent la dispersion de morceaux de verre et donc limite le risque de coupure. Pour plus d’informations, revenir à la partie II.2.

b. Coulures de béton sur les vitrages L’eau qui ruisselle des façades peut avoir des répercussions assez graves sur les vitrages. En effet, l’eau entraine des éléments alcalins qui en séchant peuvent provoquer des résidus, parfois impossible à nettoyer. Il convient donc de faire attention à ce

Figure 18 Dispositifs anti-coulure de béton sur un vitrage Source : Mise en œuvre des vitrages, pose traditionnelle, septembre 2007, AGC

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a. La casse mécanique

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phénomène et de prendre les dispositions adéquates pour l’éviter. Sur le haut du vitrage, il faut mettre en place des dispositifs qui permettent de faire tomber les gouttes avant qu’elles ne ruissellent sur le verre. Ensuite, il faut regarder comment la goutte va tomber et s’il elle tombe sur le rebord de la fenêtre, s’assurer que le rebond ne vienne pas non plus sur le verre.

c. La casse d’origine thermique Ce type de casse du vitrage peut intervenir quand une partie du verre subit de trop grands écarts thermiques. Une ombre apportée par le châssis peut être à l’origine de ce différentiel de température. Si la menuiserie est très isolante et que le verre est teinté par exemple, la partie à l’ombre restera "froide" car elle sera en contact avec la menuiserie alors que la partie directement ensoleillée va avoir tendance à beaucoup chauffer du fait du fort coefficient d’absorption des verres teintés. Le risque de casse est donc très élevé.

2. Le verre est –il un matériau écologique ?

Le verre possède une propriété particulière, celle d’être un matériau facilement recyclable, ce qui lui confère un certain aspect durable. En effet, ce matériau peut se fondre et se refondre de façon indéfinie sans altérer ses caractéristiques mécaniques (calcin). Compte tenu de la grande multitude des verres, il est important de réaliser un tri par type de matériau (verre plat, verre creux) et par couleurs car leurs compositions chimiques sont différentes. Tout verre sans "polluant" (toute substance chimique rajoutée dans la composition du verre afin de lui conférer des propriétés spécifiques) peut être recyclable indéfiniment sans perdre aucune de ses qualités. En cas de réutilisation de verres d'une autre origine, d’une composition ou de couleurs différentes, il y aura apparition de traînées colorées dans le verre, empêchant ainsi sa commercialisation. Concernant le verre plat, sujet de notre étude, celui-ci peut être réutilisé de deux manières diverses suivant sa composition chimique et sa complexité: Les verres plats "simples" (n’ayant pas subi de traitements spécifiques) peuvent être après triage et selon leur couleur être transformés sous forme de calcin et réincorporer dans la phase de fabrication. Pour les autres, fruit de traitements spécifiques (incorporation de métaux lourds), influençant sur leur composition (verre technique), on préfère utiliser une autre propriété du verre, celle de pouvoir être réutilisé dans d’autres secteurs industriels. Le secteur de la construction utilise de grandes quantités de déchets verriers sous diverses formes : - dans le traitement de sol (filtration, drainage,..), il peut remplacer avantageusement le sable au niveau de la filtration car il permet de mieux affiner la granulométrie. Dans ce cas, il joue également le rôle de purificateur, permettant de nettoyer l’eau des bactéries (grâce aux métaux contenus comme l’argent, le titane, le fer) et d’éviter le colmatage des vides (non adhérence aux surfaces lisses du verre). - dans les revêtements de route, ils peuvent être utilisés sous forme de granulés au niveau des couches de grave béton ou incorporer dans le fraisât.

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a. Le recyclage

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- dans la construction proprement dite, le verre est réutilisé sous forme d’additifs (incorporation de granulés ou de poudre de verre) dans divers matériaux de construction (béton, dalles, carrelages, tuiles, peintures …). Dans ce cas, l’incorporation de verre sous diverses formes permet de renforcer les propriétés mécaniques et thermiques (résistance aux chocs, variation de température, amélioration de l’adhérence, de l’imperméabilité et de l’isolation phonique). Dans ce cas, la proportion de verre recyclé utilisée est très variable (de 5% dans l’incorporation de peinture à 50% pour la fibre de verre). Dans la Distribution Bâtiment, environ 10% des agences Point.P sont équipées de centres de récupération des déchets. Les artisans y déposent leurs déchets en fin de chantier et rechargent leur camion de nouveaux matériaux de construction. Certaines agences de la Plateforme du Bâtiment proposent également ce service. De plus en plus, des sociétés apparaissent pour traiter les menuiseries PVC, aluminium et même bois dans leur ensemble, ainsi lors de la déconstruction d’un bâtiment ou le changement de menuiseries, ces dernières sont collectées, broyées et les particules sont ensuite triées par nature de matériaux.

On l’a vu précédemment, le verre s’obtient par fusion à très haute température de matières premières minérales. Seulement, pour atteindre environ 1500°C au début de l’histoire verrière, un peu moins aujourd’hui en dosant correctement les "fondants", il faut consommer des quantités de combustibles considérables. Au 19ème siècle et au début du 20ème, l’industrie du verre était un fléau pour la ville. En effet, elle faisait brûler du kérosène dans de l’air et ceci, nous l’avons dit, dans des proportions démesurées. Dans l’air, il y a du dioxygène (21%) mais aussi beaucoup du diazote (78%) et la combustion du kérosène avec l’air engendre de grosses quantités d’oxydes d’azote (NOx), appelés autrement vapeurs nitreuses, qui pouvaient couvrir les paysages urbains de leur couleur orangée. Aujourd’hui, les industriels du verre s’efforcent d’améliorer leur process du point de vue environnemental et développe des techniques pour séparer le dioxygène du diazote afin de faire réagir le kérosène uniquement avec le dioxygène, ce qui ne produit plus de Nox. En revanche, le kérosène étant un élément organique, donc composé de carbone, sa combustion émet alors beaucoup de dioxyde de carbone. Là encore, les industriels réagissent en mettant en place des systèmes de capture de CO2 mais cela n’est pas encore généralisé, le coût de ces installations étant encore très important. La mise en place de la bourse européenne du carbone a pour mission principale de favoriser la mutation des industries grosses émettrices de GES28 comme celle du verre.

c. Autres questions énergétiques Le verre peut être considéré comme un matériau qui améliore l’efficacité énergétique dans les bâtiments dans la mesure où il permet un apport de lumière naturelle (proportionnel aux surfaces de verre mises en jeu) et par voie de conséquence limite les puissances des luminaires.

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Gaz à Effet de Serre

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b. Question de l’énergie consommée lors de la fabrication

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Toujours sur cette idée de diminuer la consommation énergétique, on a pu remarquer que certains vitrages actuels sont plus performants que les murs bétons isolés traditionnels. On n’en veut pour preuve le vitrage Heat Miror Superglass présenté précédemment ayant un Ug égal à 0,11 W/m².K alors que le garde-fou règlementaire de la RT 2005 pour un mur en contact avec l’extérieur ou le sol est égal à 0,45 W/m².K.

3. Innovation récente et technologies du futur Verre electrochrome ou électrotrope Un simple bouton dans l'habitacle de la voiture permet de faire varier la quantité de lumière entrant dans le véhicule (entre 4% à 40%) ainsi que le niveau de transmission d'énergie solaire et donc de chaleur (entre 2% à 20%). Cette technologie est née dans le domaine automobile mais des applications dans le secteur du bâtiment pourraient voir le jour dans quelques années. L’idée de gérer soi-même les paramètres de confort intérieur de la pièce dans laquelle on se trouve en fonction de sa sensation de chaleur mais aussi de son envie est un progrès assez important et nul doute qu’il trouvera des clients. D’autres avantages de ce verre : il apporte une protection contre le rayonnement UV, il ne consomme que 0,1 Wh/cycle/m², est alimenté en 1,5 V donc non dangereux pour l’homme, le verre garde ses caractéristiques même après 1 million de cycles coloration/décoloration. Verre photochrome Le verre photochromique est un verre sensible à la lumière, il va réagir en fonction du rayonnement lumineux incident : il fonce à la lumière et retrouve sa couleur d’origine en l’absence de lumière. Certains comprennent de minuscules grains de chlorure ou de bromure d’argent uniformément répartis. L’opacité de ces verres évolue à la lumière en un temps relativement long, de l’ordre de la minute. "On retrouve ce type de verre en lunetterie, de plus en plus de lunettes de soleil sont ainsi réalisées. D’autres verres photochromiques sont constitués de deux feuilles de verre entre lesquelles est intercalé un matériau comprenant des particules organiques photochromiques. Ce type de verre a une durée de vie limitée, et s’emploie essentiellement en électronique (flash d’appareil photo)"29.

Verre antibactérien Le verre antibactérien, appelé " AntiBactéral Glass" fut mis au point par la firme AGC Flat Glass (anciennement Glaverbel) et représente une innovation importante pour le domaine verrier en élargissant le domaine d’application du verre. La particularité de ce verre est d’incorporer par pyrolyse de l’oxyde d’argent, de façon continue au cours de la phase de fabrication. Les ions argent ainsi diffusés sur la couche superficielle du verre sont en contact direct avec les bactéries présentes sur celle-ci. L’action hygiéniste des ions argent, date de longtemps, en effet, déjà au temps de l’Empire Romain, on avait observé que les officiers romains (servi dans des plats en argent) tombaient 29

Texte emprunté à l’encyclopédie Encarta 2005.

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Verre thermochrome Le procédé est identique au verre photochrome si ce n’est que les molécules en jeu (différentes de ce dernier) ne réagissent plus en fonction de la lumière incidente mais de la température entre les deux vitres.

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bien moins souvent malade que les autres soldats. Les ions argent ont la propriété, assez incroyable, d’interrompre le mécanisme de division des bactéries, évitant leurs propagations (également valable pour les champignons) et engendrant leurs éradications. Les tests réalisés par la société ont démontré la disparition de 99.9% des micro-organismes après 24h sur un verre antibactérien. La durée de vie de ses verres est identique à celle des verres classiques car l’argent n’est pas consommé, il reste pour jouer son rôle de catalyseur au niveau de la réaction de multiplication cellulaire des bactéries. Toutefois, comme toute autre surface, ce verre doit être nettoyé de façon régulière (les nettoyant utilisé n’altèrent pas sa fonction antibactérienne). Extérieurement, le verre est semblable aux autres, le traitement subit n’ayant pas de conséquences sur l’aspect esthétique du produit fini, ce qui lui permet de s’intégrer aux revêtements muraux. Ce matériau s’adresse aux lieux soumis à des mesures d’hygiène draconiennes (milieu hospitalier, salles d’eau, piscines, maisons de repos, laboratoires …). Son intérêt est renforcé par les chiffres publiés par les services de santé européens qui évaluent à 50 000 le nombre de personnes décédées à cause des bactéries pour l’ensemble de l’Europe en 2007. Au niveau mondial, l’OMS évalue entre 5 et 10% le nombre de patients d’hôpitaux (dans les pays dits développés) ayant contractés au moins une infection nosocomiale en 2006. Verre lumineux Depuis Batimat 2007 où le produit à reçu un prix, l’entreprise AGC commercialise un verre dit "lumineux". Il s’agit d’un verre feuilleté dans lequel sont intégrés des diodes électroluminescentes alimentées non pas par des fils électriques (probablement trop visibles) mais par une couche transparente conductrice. Une première application est visible aux galeries Lafayette au niveau des Grands Magasins à Paris.

Verre autonettoyant Le verre autonettoyant est un verre "clair" ordinaire sur lequel est déposée en continu lors de sa fabrication (procédé Float), une couche transparente d’oxydes métalliques (à base de dioxyde de titane [TiO2]) par "pyrolyse" (pulvérisation à haute température engendrant la décomposition de la matière et son intégration totale à la surface du verre). La couche métallique confère au verre des propriétés photocatalytiques (décomposition des salissures d’origine organique sous l’action des UV) et hydrophiles permettant au verre de s’autonettoyer sans interagir sur ses propriétés mécaniques. La fonction hydrophile permet un étalement uniforme de l’eau pluviale (comme un film huileux) provoquant l’élimination des résidus issus de la photocatalyse. Les gouttes d’eau se rejoignent pour former des "plaques" qui lessivent les résidus. Lors de l’évaporation, c’est le film entier qui s’évapore et donc il ne reste aucune trace de goutte sèche.

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Verre hydrophobe Le secret de ce verre est une couche polymère spéciale formant une barrière résistante entre l'eau et le verre. Ce polymère spécial modifie en fait la forme des gouttelettes d'eau sur le vitrage, elles deviennent plus rondes et puisque l'eau est moins en contact avec le verre, les forces demandées pour les expulsées peuvent être moins importantes. Le vent a donc moins de mal à nettoyer la vitre. Ce type de verre est très présent dans l’automobile mais ne présente pas vraiment d’intérêt dans la construction immobilière.

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Verre producteur d’énergie Un partenariat en Shell et Saint-Gobain s’est mis en place afin de commercialiser un verre à haute efficacité dans les prochaines années incorporant des cellules photovoltaïques via la technologie CIS (Cuivre-Indium-Sélénium) sur un substrat de verre, s’affranchissant du traditionnel silicium, aujourd’hui en quasi rupture de stock (voir déboires de la société Conergy).

Le vitrage "climatisant" Le CEMES-CNRS de Toulouse est en train de mettre au point un vitrage révolutionnaire, capable de réfléchir le rayonnement le plus énergétique. Il existe déjà des vitrages à opacité variable (les vitrages électrochromes) mais ces derniers jouent plus un rôle esthétique que thermique. En effet, il laisse entrer une partie de la lumière et surtout la majorité des rayons les plus énergétiques, à savoir les infrarouges courtes longueurs d’onde. Ce procédé utilise des cristaux liquides dérivés du cholestérol appelés cholestériques. Ces derniers ont une forme d’hélice et leur particularité est qu’ils repoussent certains rayonnements en fonction de la position des hélices. Comme pour les verres électrochromes, il suffit d’appliquer une tension électrique pour que les molécules s’alignent et rendent le vitrage transparent. A l’inverse, quand on coupe la tension, les hélices se reforment et réfléchissent les rayons les plus énergétiques du soleil. Le triple vitrage Des performances thermiques inégalées mais aussi des contraintes importantes. Pour plus d’informations, voir l’article signé F.ASHER sur le site : http://www.actuenvironnement.com/ae/news/performance_thermique_cstb_fenetre_3680.ph p4

A travers cette synthétique présentation du verre dans le bâtiment et plus précisément des vitrages, nous avons essayé d’intéresser les lecteurs néophytes en traitant aussi bien d’histoire, de science pure et de science appliquée c’est-à-dire des technologies verrières présentes dans notre vie courante. Traiter tous ces aspects permet d’avoir une vision globale du sujet et grâce à toutes les références citées, le lecteur plus sagace pourra sans problème approfondir ce thème très intéressant et beaucoup plus complexe que ce qui vient d’être présenté. Sans revenir sur le sujet mais pour essayer de le dépassé, nous aimerions entamer une brève réflexion sur le devenir de ce matériau. Le verre est aujourd’hui le deuxième matériau de référence de l’architecture moderne après le béton, son ascension va sans nul doute se poursuivre dans les années à venir et le 21ème siècle nous réserve peut-être d’autres surprises…En effet, il n’est plus utopique de croire aujourd’hui que le verre peut détrôner le béton, qui sait, les années qui arrivent vont peut-être voir l’apparition du "verre banché". Fantasme de nombreux illuminés mais à une époque où les technologies avancent plus vite que l’humanité, fantasme qui peut fort bien se réaliser…

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Conclusion

Bibliographie

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Sites internet www.verreonline.fr www.infovitrail.com www.film-vitrage.com www.universduverre.free.fr www.yourglass.fr www.travaux.com www.apcede.com www.idverre.net

http://labetapi.club.fr www.environnement.ccip.fr www.navi-mag.com www.lesechos.fr

Ouvrages SCHITTICK Christian, STAIB Gerald, BALKOW Dieter, SCHULER Matthias, SOBEK Weerner, Construire en verre. Presses polytechniques et universitaires romandes, 2001. Traduction DEBORD Didier. 1 volume (328p). J.Zarzycki, Les verres et l’Etat Vitreux. Edition Masson. Encyclopédies Encyclopaedia Universalis v12 (2007) et v13 (2008) Encyclopédie Hachette Multimédia 2004 Encyclopédie Encarta 2005 Quid

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Entretiens Phase de découverte : M. Yannick CHAMPIN, Architecte DPLG spécialisé dans l’architecture bioclimatique et l’éco-construction à la Ferté Milon (02). Approfondissement : M.Mal, coordinateur R&D dans la société AGC Flat Glass Europe, rue de l’Aurore 2 – B-6040 Jumet (Belgique)

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Annexe 1 : Les méthodes traditionnelles

Figure 19 Procédé d'obtention du verre étiré verticalement – procédé Emile Fourcault Source : techniques de l’ingénieur, Traité Matériaux non métalliques

Figure 20 Soufflage en cylindre Source : Construire en verre

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Figure 21 Soufflage en plateau Source : Construire en verre

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Annexe 2 : Laine de roche/laine de verre

La laine de roche La matière première de la laine de roche est le plus souvent le basalte mais peut aussi être du laitier30. On crée un filet de verre en faisant fondre la matière première puis on vient l’éclater soit par le biais d’un impact d’un jet d’air ou de vapeur, soit en le faisant chuter sur des roues tournant à de très grandes vitesses. La laine de roche peut aussi être utilisée dans les cultures hors-sol. La laine de verre Les matières premières sont plus nombreuses et leur alliance permet d’obtenir, pour une même viscosité, des températures de liquidus plus basses qu’avec le basalte. On utilisera donc d’autres méthodes pour le filage. La technique la plus couramment utilisée est le fibrage rotatif où un filet de verre fondu tombe dans une centrifugeuse métallique tournant à 3000 tr/mn. Les parois de cette dernière étant constituées de petites ouvertures circulaires, les fibres se forment ainsi. La laine de verre a une autre application que celle que l’on connaît traditionnellement, elle est utilisée dans la réalisation de revêtements routiers drainants. La grande force de ces laines résulte dans le rapport surface/volume élevé, ceci conduit à des interstices très petits qui en piégeant l’air constituent de très bons isolants ou bien tout simplement en piégeant de l’eau réussissent à filtrer l’eau pluviale arrivant sur les chaussées.

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Les laines minérales sont une application du verre dans le bâtiment mais nous ne seront pas plus précis à ce sujet car c’est vraiment le verre de vitrage qui nous intéressait en premier lieu.

30 Résidu de fabrication de l’acier

Annexe 3 : Le procédé float

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Figure 22 Schéma du procédé "float" dans son ensemble Source : Building Products 2006 Pilkington

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Figure 23 Schéma du procédé Float initial Source : Le verre et l’Etat Vitreux, p 370

Annexe 4 : Effet de serre

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Figure 25 Schéma dessiné par le binôme

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Figure 24 Emittance d'un corps noir en fonction de sa température et de la longueur d'onde Source : Cours de thermique de Monsieur Denis Morand L3

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Annexe 5 : Le mur à isolation transparente

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Figure 26 Mur à isolation transparente Source : Construire en verre

Annexe 6 : La façade double-peau double peau

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Figure 27 Façade double peau toute hauteur de la Volksbank à Pforzheim - Architect Kauffmann Theiling & Partner

Figure 28 Façade double peau sur un étage Source : construire en verre, p 14 1

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Source : Construire en verre

Annexe 7 : Mur capteur et mur trombe

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Figure 29 Mur capteur Source : ADEME

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Figure 30 Mur Trombe Source : outilsolaire.com

Figure 31 Protection solaire du mur capteur Source : ADEME

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Annexe 8 : Le verre en aménagement intérieur

Figure 32 Paroi intérieure en verre moulé Source : yourglass.fr

Figure 35 Thermovit de Saint-Gobain

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Figure 34 GlassiledGlassiled Vitrines

Figure 33 Mur en brique de verre source : colomiersmateriaux.fr