Les fenêtres sont essentielles aux bâtiments, car elles apportent la lumière du jour, des vues et un lien avec l’extérieur, mais elles constituent aussi des points faibles de l’enveloppe du bâtiment. Elles peuvent être à l’origine d’importants gains ou pertes de chaleur indésirables, augmentant les besoins en chauffage, ventilation et climatisation.
Les fenêtres intelligentes thermochromes offrent une solution passive. Ces vitrages utilisent des matériaux dont les propriétés optiques changent en réponse à la température. Par temps froid, elles restent plus transparentes et laissent pénétrer la lumière du jour ainsi que la chaleur solaire dans le bâtiment. Par temps chaud, elles réduisent la transmission solaire, notamment dans le proche infrarouge, ce qui aide à limiter la surchauffe et à diminuer les besoins de refroidissement. Comme cette réaction est pilotée par la température, elles fonctionnent sans alimentation externe, sans capteurs ni systèmes de régulation complexes.
Un nouvel article de revue publié dans Science Bulletin, intitulé « Thermochromic smart windows toward climate-resilient and energy efficient buildings: from lab to applications », dresse un bilan complet de cette technologie. L’étude a été menée par Weiqiang Ma, Sai Liu, Junqi Wang, Fariborz Haghighat et Shi-Jie Cao, de l’Université du Sud-Est et de l’Université Concordia.
La revue récapitule les principaux systèmes de matériaux thermochromes, notamment le dioxyde de vanadium, les pérovskites halogénées, les hydrogels, les cristaux liquides et les liquides ioniques. Chacun présente des avantages, comme la modulation du proche infrarouge, une forte commutation optique ou des températures de transition réglables. Ils se heurtent toutefois à des défis : température de commutation élevée, changement de couleur, voile, sensibilité à l’humidité, fatigue mécanique et instabilité à long terme.
Selon les auteurs, le défi majeur ne consiste plus seulement à trouver de meilleurs matériaux, mais à traduire les performances au niveau des matériaux en applications fiables à l’échelle du bâtiment. Les fenêtres intelligentes doivent équilibrer transparence visible, modulation solaire, régulation de l’infrarouge thermique, température de commutation, rapidité de réponse, durabilité et esthétique. Leurs bénéfices dépendent en outre fortement du climat, de l’orientation de la façade, du type de bâtiment et de la conception du vitrage. Elles peuvent s’avérer particulièrement utiles dans les régions où les besoins de refroidissement dominent, tandis que dans les climats dominés par le chauffage, une commutation inadaptée pourrait réduire les précieux gains solaires hivernaux.
La revue appelle à passer d’une optimisation centrée sur les matériaux à une conception orientée vers le déploiement. Les futures fenêtres thermochromes intelligentes devraient s’intégrer à la gestion énergétique du bâtiment, aux systèmes CVC, à l’éclairage et aux protections solaires. Plutôt que d’être de simples « vitrages qui changent de couleur », elles pourraient devenir des composants dynamiques d’enveloppes de bâtiments résilientes face au climat et économes en énergie.
Journal : Science Bulletin – Méthode : Literature review – DOI : Lien vers l’étude
Source : École d’architecture de l’Université du Sud-Est, Nanjing, Chine
