Un brevet européen accordé à un vitrage novateur

Les stores sont-ils bientôt de l’histoire ancienne? Une équipe du Laboratoire d'Energie solaire et de Physique du Bâtiment (LESO-PB) de l'EPFL a développé des fenêtres innovantes qui pourrait les rendre obsolètes. La qualité du système vient d’être confirmée par l'Office Européen des Brevets (OEB).

«L’obtention de ce brevet montre que notre approche est originale et que notre vitrage est unique et mérite donc d’être protégé. De plus, il permet de rassurer l’industrie, si elle souhaite un jour s’emparer de cette découverte», explique Andreas Schüler, adjoint scientifique au LESO-PB. Le chercheur a conçu ce vitrage aux côtés de Jing Gong, doctorante, et d’André Kostro, un chercheur actuellement basé à Bâle.

Micro-miroirs sculptés au laser

En équipant les fenêtres d’une fine couche de micro-miroirs allant de 0,15 à 0,2 millimètres, l’équipe d’Andreas Schüler leur permet de mieux exploiter la lumière naturelle dans la pièce et de diminuer les frais de chauffage et de climatisation d’un bâtiment. L’été, les micro-miroirs réfléchissent la lumière vers l’extérieur, évitant les rayons directs et la surchauffe. L’hiver, ces microstructures la redirigent vers l’intérieur du bâtiment pour mieux éclairer ses occupants.

Les micro-miroirs sont sculptés à l’aide d’un laser de haute précision. Ils se présentent sous la forme d’un film polymérique placé entre les deux couches d’un double-vitrage classique (voir l'illustration ci-contre). «La difficulté de notre approche a été de conserver la transparence du vitrage malgré la présence des micro-miroirs», relève Andreas Schüler. Concrètement, ce vitrage serait posé sur les façades les plus exposées à la lumière. Le tout est conçu pour atteindre des coûts raisonnables et une capacité de production industrielle à large échelle.

Meilleur confort visuel

Ce «vitrage intelligent» (smart glazing) présente d’autres atouts. Selon les premières hypothèses formulées par le LESO-PB, il permet de réduire de 10 à 20% la charge thermique (chauffage et climatisation) comparé à un système de vitrage classique. La qualité du confort visuel est également améliorée: la lumière est diffuée de manière homogène dans la pièce et évite ainsi les forts contrastes et les éblouissements. Elle est aussi présente en plus grande quantité, jusqu’à 150% de plus pour le fond de la pièce, et jusqu’à trois fois plus sur le plafond. Enfin, le système est conçu pour être plus durable qu’une installation de stores vénitiens à lamelles traditionnels.

Système autonome

Ces fenêtres pourraient même un jour remplacer les stores: «Lorsqu’ils sont posés à l’extérieur, les stores se salissent vite, note Andreas Schüler. Aux yeux de certains architectes, ils dénaturent les façades vitrées. Posés à l’intérieur, ils ont le désavantage en été de conserver une partie de la chaleur. Dans les deux cas, les risques de dommages et d’usure mécaniques sont élevés.» Les stores posent un autre problème récurrent, selon le chercheur: personne ne sait réellement comment exploiter au maximum leur potentiel, surtout dans le cas de façades très vitrées. «Notre système de vitrage est basé sur l’ensoleillement naturel et la géométrie, il travaille donc tout seul», relève le chercheur.

Les utilisateurs s’habitueront-ils à ce nouveau vitrage? Les chercheurs obtiendront la réponse à cette question au «NEST» de Dübendorf (ZH), une maison du futur où la découverte du LESO-PB sera prochainement testée.

Ce projet a été développé avec le soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN).

Référence:
Jing Gong, André Kostro, Ali Motamed, Andreas Schüler, «Potential advantages of multifunctional complex fenestration system with embedded micro-mirrors in daylighting», Solar Energy, 10 octobre 2016.