Coefficient U : Au-delà de la conformité aux normes, Partie 2 de 4

Pour aider à déchiffrer les critères de conformité, les normes et les spécifications concernant le rendement thermique, la partie 2 de notre blogue en quatre parties s’appuie sur ce que nous avons appris sur la consultation des codes et le calcul des coefficients U. Dans cette section, nous examinerons les procédures d’évaluation du rendement thermique menant à l’établissement des coefficients U, soulignerons la nature circulaire des normes de référence et examinerons les trois méthodes proposées par la norme NFRC 100 pour calculer les coefficients U d’un produit ou système de fenestration.

Procédures d’évaluation du rendement

Les versions et révisions en vigueur du Code national de l’énergie pour les bâtiments – Canada (CNÉB) [2] font référence à la norme ANSI/NFRC 100 Procedure for Determining Fenestration Product U-factors [3] de l’American National Standards Institute and National Fenestration Rating Council et à la norme canadienne CAN/CSA-A440.2/A440.3 Rendement énergétique des systèmes de fenêtrage/Guide d’utilisation [4] du Groupe CSA pour l’établissement des coefficients U.

Dans les rares cas où certains produits spécialisés ne sont pas inclus dans la portée de ces deux normes, le CNÉB renvoie aux procédures décrites dans les documents ASHRAE Handbook–Fundamentals [5] et ASTM C1363 Standard Test Method for Thermal Performance of Building Materials and Envelope Assemblies by Means of a Hot Box Apparatus [6].

2. CNRC, « Publications de Codes Canada », https://nrc.canada.ca/fr/certifications-evaluations-normes/codes-canada/publications-codes-canada
3. National Fenestration Rating Council (NFRC), ANSI/NFRC 100-2020, https://nfrccommunity.org/store/viewproduct.aspx?ID=1380591
4. Groupe CSA, « CSA A440.2:19/CSA A440.3:19 », https://www.csagroup.org/fr/store/product/CSA%20A440.2%3A19%25100CSA%20A440.3%3A19/
5. ASHRAE, « ASHRAE Handbook », https://www.ashrae.org/technical-resources/ashrae-handbook; consulté le 11 juillet 2021
6. ASTM International, « ASTM C1363-19 », https://www.astm.org/Standards/C1363.htm

Consultation des références

Les normes ANSI/NFRC 100 et CAN/CSA-A440.2/A440.3 couvrent la plupart des produits de fenestration. Les rédacteurs de devis qui cherchent à déterminer quelle de ces normes s’applique le mieux à un projet de mur-rideau ou à un autre système de fenestration devraient savoir que la norme CAN/CSA-A440.2/A440.3 fait référence aux normes NFRC 100 et NFRC 102 Procedure for Measuring the Steady-State Thermal Transmittance of Fenestration Systems [7].

Il est également à noter que les normes NFRC 100 et 102 renvoient l’une à l’autre pour diverses conditions applicables telles que les dimensions, les types de produit, les configurations et les procédures. Le document ASHRAE Handbook–Fundamentals réfère aussi aux normes NFRC 100 et CAN/CSA-A440.2. De plus, la méthode d’essai de la norme ASTM C1363 est mentionnée à la fois dans le manuel de l’ASHRAE et dans la norme NFRC 102.

Selon la section 5 de la norme CAN/CSA-A440.2/A440.3 :

5.2 Coefficient de transmission thermique global
Le coefficient U des systèmes de fenestration doit être établi conformément à la norme NFRC 102.

5.3 Détermination du coefficient U par simulation informatique
Le coefficient U des systèmes de fenestration doit être déterminé à l’aide des procédures de simulation décrites dans la norme ANSI/NFRC 100, sans toutefois que la validation des simulations spécifiée dans cette norme soit requise.
Les documents NFRC Simulation Manual et NFRC Technical Interpretation Manual doivent être utilisés pour réaliser une simulation informatique. En cas de divergence entre la norme ANSI/NFRC 100 et les documents NFRC Simulation Manual ou NFRC Technical Interpretation Manual, la norme ANSI/NFRC 100 prévaut.

Toutes ces normes semblent donc s’imbriquer les unes dans les autres. En définitive, c’est la norme NFRC 100 qui se démarque comme référence ultime quant aux conditions s’appliquant pour déterminer le coefficient U pour les murs-rideaux et autres produits de fenestration.

7. NFRC, ANSI/NFRC 102-2020, https://nfrccommunity.org/store/viewproduct.aspx?id=1402095

Méthodes approuvées

La norme NFRC 100 propose trois méthodes pour établir le coefficient U d’un produit de fenestration ou d’une combinaison de produits :

1. Un coefficient U selon la méthode prescriptive;
2. Un coefficient U selon d’une méthode adaptée au projet;
3. Une plage de coefficients U qui détermine les limites de rendement thermique du ou des produits; méthode d’analyse linéaire aussi désignée par l’acronyme LEAFF (Linear Energy Analysis For Fenestration).

Les deux premières méthodes sont utilisées depuis plusieurs années et continueront de l’être avec l’évolution progressive des procédures de la norme NFRC 100. La troisième méthode a été introduite plus récemment par le NFRC pour faciliter l’utilisation et l’interprétation des données. Les données obtenues à l’aide de ces méthodes ne devraient pas utilisées aux mêmes étapes de développement d’un projet ni pour les mêmes types de projet.

Ces trois méthodes génèrent des données toutes conformes à la norme NFRC 100. Cependant, elles ne doivent jamais être comparées – ni extrapolées à des fins de comparaison – car il a été démontré que de telles manipulations ne sont pas valides.

Rester au fait de ces différentes méthodes constitue un réel défi pour les professionnels en devis et, selon leur expérience, de procéder à une analyse critique des coefficients U pour les murs-rideaux et autres systèmes de fenestration. Les normes NFRC 100 et 102 peuvent être téléchargées gratuitement pour consultation. Le NFRC offre aussi régulièrement de la formation et des webinaires sur des sujets en lien avec l’efficacité énergétique.

Méthode prescriptive
La méthode prescriptive mène à l’établissement d’un coefficient U normalisé qui convient aux produits de fenestration et qui tient compte des critères précis définis par la norme NFRC 100. Cette méthode permet de comparer des produits similaires et constitue un bon point de départ pour une sélection préliminaire. Elle est également applicable dans des projets qui respectent les critères prescriptifs du CNÉB.

Méthode adaptée au projet
La méthode adaptée au projet mène à l’établissement d’un coefficient U basé sur le rendement d’un produit de fenestration, parfois en combinaison avec d’autres systèmes, en tenant compte de critères non-standardisés. Cette méthode est à privilégier lorsque le projet sort du cadre du processus prescriptif prévu au CNÉB ou, lors de projets particuliers, comme cela peut être le cas pour des édifices à valeur patrimoniale, par exemple.

La méthode adaptée au projet peut être appliquée par voie de simulation ou d’essai physique. Comme l’indique la figure 2, plusieurs aspects peuvent être modifiés pour s’adapter aux besoins particuliers d’un projet, y compris les dimensions, assemblages, types de vitrage ainsi que les températures intérieure et extérieure, en plus d’autres critères. On peut ainsi établir le coefficient U en fonction des conditions propres au projet tel que requis dans les calculs de consommation en énergie du bâtiment nécessaires pour la conformité aux codes d’énergie par voie de démonstration.

Maintenant que nous avons fait le tour des définitions, normes, documents de référence et des méthodes approuvées pour calculer les coefficients U en fenestration, la partie 3 nous présentera plus en détail le contexte et les critères servant à comparer les produits et à assurer la conformité.