Un nouveau type de fenêtre à triple vitrage en verre fin rempli de promesse pour les économies d’énergie et l’emploi

Theresa Duque

Un nouveau type de fenêtre à triple vitrage en verre fin pourrait permettre aux entreprises et aux propriétaires américains d’économiser des milliards de dollars par an en coûts énergétiques, tout en favorisant la production nationale, en réduisant les délais d’attente pour les constructeurs et en offrant plus de choix aux consommateurs.

Deux fabricants de fenêtres américains ouvrent la voie à ce marché en plein essor. Depuis 2021, Renewal by Andersen, basé dans le Minnesota, fabrique en série des fenêtres à triple vitrage mince en utilisant une technologie développée par le Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du ministère américain de l’Énergie. Renewal vient d’ouvrir une nouvelle usine de production en Géorgie pour les produits à triple vitrage mince. Utilisant également l’innovation du Berkeley Lab, Alpen High Performance Products, basé dans le Colorado, a commencé à fabriquer en série des fenêtres à triple vitrage mince dans son usine de Louisville, dans le Colorado. Alpen ouvrira bientôt une autre usine de production en Pennsylvanie.

Les fenêtres à triple vitrage conventionnelles existent sur le marché depuis le début des années 1980, mais elles ne se sont pas largement répandues. Elles nécessitaient des cadres plus larges, plus lourds et plus coûteux que les fenêtres à simple ou double vitrage, en partie à cause du poids supplémentaire du troisième vitrage.

À la fin des années 1980, les chercheurs du Berkeley Lab ont mis au point une solution : une fenêtre à triple vitrage mince et hautement isolante qui promettait de réduire encore plus les coûts énergétiques annuels des bâtiments pour le chauffage et la climatisation que la technologie de pointe de l’époque.

« Les avantages énergétiques potentiels des fenêtres à triple vitrage mince étaient évidents dès le début », a déclaré Stephen Selkowitz, ancien chercheur du Berkeley Lab qui a dirigé les premiers développements de la technologie du triple vitrage mince.

Outre les économies d’énergie, la technologie du Berkeley Lab offre une mise à niveau des fenêtres plus rentable que les autres fenêtres à triple vitrage, car elle permet de remplacer facilement les fenêtres à double vitrage sans avoir à modifier les cadres.

Mais cette technologie a d’abord été mise en veilleuse, car il n’existait aucune source viable de grandes feuilles de verre très fin, et le coût initial du verre fin le rendait prohibitif.

Ouvrir la voie à l’adoption du triple vitrage mince sur le marché

À la fin des années 2000, les fabricants de verre se sont précipités pour fournir aux fabricants de smartphones et de téléviseurs à écran plat un verre plus léger et plus mince afin de répondre à la demande des consommateurs. Le prix du verre mince a baissé, ce qui a marqué le moment opportun pour préparer l’adoption du triple vitrage mince sur le marché.

Grâce à de nouvelles options d’approvisionnement en verre en 2018, l’équipe du Berkeley Lab a relancé le développement de ses fenêtres en verre mince. Plusieurs fabricants de fenêtres américains ont collaboré avec l’équipe de R&D du Berkeley Lab pour construire et tester des prototypes adaptés à une production à grande échelle. Parmi ces entreprises figuraient Renewal by Andersen, la société de remplacement de fenêtres et de portes à service complet d’Andersen Corporation ; Alpen High Performance Products, spécialisée dans les portes et fenêtres à haute efficacité énergétique ; et PGT, un important fabricant et fournisseur de fenêtres résistantes aux ouragans.

« Notre technologie de fenêtre initiale était en avance sur son temps », a déclaré Robert Hart, chercheur à la tête de l’équipe chargée des fenêtres haute performance au sein du département Technologies énergétiques du Berkeley Lab. « Il est passionnant de voir que ces travaux ont inspiré de nouvelles fenêtres haute performance qui seront bientôt disponibles dans tout le pays. »

Les fenêtres spécialisées fabriquées sur mesure coûtent souvent plus cher que les produits grand public. L’un des principaux objectifs de nombreuses entreprises est donc d’augmenter la production afin de réduire les coûts. « Une production à plus grande échelle sur des lignes de production automatisées pourrait contribuer à réduire encore davantage les coûts des fenêtres à triple vitrage mince et transformer le marché des fenêtres à faible coût et à haute efficacité énergétique », a déclaré M. Hart.

Une collaboration avec Corning Inc., une entreprise mondiale spécialisée dans la science des matériaux et réputée pour son expertise dans le domaine de la science et de la fabrication du verre, a aidé Alpen à augmenter la production de ses fenêtres à triple et quadruple vitrage mince.

Les chercheurs du Berkeley Lab collaborent actuellement avec des experts du secteur afin de lever les obstacles à l’adoption des fenêtres à triple vitrage mince par le marché. Dans le cadre d’un récent projet mené avec la Michigan Technological University, M. Hart et son équipe ont contribué à l’élaboration de recommandations à l’intention du secteur concernant les tests de performance et la manipulation sécuritaire des fenêtres. Dans le cadre d’un autre projet, les chercheurs soutiennent le développement de vitrages isolés sous vide afin de réduire encore davantage le transfert de chaleur entre les fenêtres et leur environnement.

« Il est très enthousiasmant de voir qu’une technologie de fenêtre née d’une idée vieille de 40 ans crée aujourd’hui des emplois aux États-Unis », a ajouté Luis Fernandes, responsable du département des technologies du bâtiment au sein de la division des technologies énergétiques du Berkeley Lab. « L’un des rôles du Berkeley Lab est d’avoir une idée et de la mener à bien à travers les défis de la R&D jusqu’à ce qu’elle soit prête à être fabriquée en grande série. »

« La pénurie de ces nouvelles fenêtres innovantes a longtemps constitué un obstacle pour les constructeurs immobiliers. Mais aujourd’hui, la R&D menée par le DOE en collaboration avec l’industrie contribue à créer une chaîne d’approvisionnement plus fiable pour un élément essentiel des projets de construction », a conclu M. Hart.

Source : Berkeley Lab