La façade à double peau de quoi s’agit-il ?

Ces dernières années, la façade à double peau (ou simplement façade ventilée) est apparue comme l’une des solutions architecturales les plus innovantes pour la construction de bâtiments durables et à haute efficacité énergétique. Ce système, de plus en plus répandu dans les projets de construction commerciale et résidentielle, offre non seulement des avantages esthétiques, mais également des bénéfices significatifs en termes d’économie d’énergie, d’isolation acoustique et de confort intérieur. Mais qu’est-ce qui rend la façade à double peau un choix «futuriste» et fonctionnel ? Dans cet article, nous explorerons les détails techniques, les avantages et les problématiques de cette technologie de pointe.

Façade à double peau : qu’est-ce que c’est

La façade à double peau (ou double peau) est un système de revêtement architectural qui prévoit deux couches de murs, séparées par une interstice d’air. La couche extérieure, généralement en verre, sert de protection contre les intempéries, tandis que la couche intérieure constitue la fermeture principale du bâtiment. L’interstice entre les deux surfaces peut varier en épaisseur de quelques centimètres à plusieurs mètres et peut être ventilé naturellement ou mécaniquement.

Cette solution constructive exploite l’interaction entre les deux couches pour améliorer l’efficacité énergétique du bâtiment, régulant la température intérieure en fonction des conditions climatiques extérieures. Le résultat est un système qui peut réduire significativement l’utilisation des systèmes de climatisation et de chauffage, tout en améliorant le confort de vie.

Façade continue à double peau

La façade continue est un système de revêtement vertical qui fonctionne comme une peau continue et non interrompue, généralement réalisée avec des matériaux légers comme le verre. Ce type de façade n’a pas de fonctions structurelles porteuses et ne supporte pas des charges supérieures à son propre poids ni n’est conçu pour gérer des forces autres que celles horizontales, comme par exemple la pression du vent. Le support structurel est entièrement géré par la structure porteuse du bâtiment, qui est normalement constituée de colonnes et de poutres en acier ou en béton armé. Caractérisée par une grande polyvalence, la façade continue peut être réalisée avec des panneaux transparents ou opaques, combinant les performances d’un enveloppe de bâtiment traditionnelle avec un design distinctif. De plus, elle peut être conçue pour garantir une résistance au feu et une protection balistique, intégrant souvent des verres pare-balles pour améliorer la sécurité.

Parmi les types de façade continue, on trouve également la façade à double peau.

Façade à double peau : détails architecturaux

La façade à double peau est une évolution technologique dans le domaine de l’architecture, intégrant esthétique et fonctionnalité avancée pour répondre aux exigences d’efficacité énergétique et de confort des bâtiments. D’un point de vue architectural, elle se caractérise, comme nous l’avons mentionné, par la présence de 2 enveloppes distinctes – généralement une intérieure et une extérieure – séparées par une interstice d’air, dont la largeur peut varier en fonction du projet, et qui joue un rôle crucial dans la régulation du microclimat à l’intérieur du bâtiment. Analysons ci-dessous les détails architecturaux particuliers.

• couche extérieure : la couche extérieure de la façade à double peau est généralement constituée d’une structure légère en verre, mais peut également inclure des matériaux métalliques ou des panneaux opaques. Ce revêtement agit comme une barrière protectrice contre les intempéries et les sollicitations mécaniques telles que le vent. Dans de nombreux cas, le verre utilisé est traité avec des revêtements réfléchissants ou à contrôle solaire pour réduire l’absorption de chaleur. Les solutions architecturales pour la fixation du verre prévoient des systèmes ponctuels, des cadres en aluminium, ou des structures suspendues ;
• interstice d’air : l’interstice entre les deux couches peut varier de quelques centimètres à plusieurs mètres et représente l’élément fondamental pour la ventilation et la régulation thermique. Dans un système ventilé, l’air circule naturellement ou de manière forcée à l’intérieur de cette cavité, contribuant à la réduction de la charge thermique estivale et à la conservation de la chaleur en hiver. Cet espace peut également accueillir des dispositifs de protection solaire tels que des stores enrouleurs ou des brise-soleil qui protègent les intérieurs d’une exposition solaire excessive et améliorent l’efficacité énergétique du bâtiment ;
• couche intérieure : la couche intérieure sert de fermeture principale du bâtiment et est généralement réalisée avec du verre isolant (double ou triple) ou des panneaux opaques, selon les besoins de performance et de composition. Architectoniquement, elle doit être intégrée à la structure porteuse du bâtiment, en prêtant une attention particulière aux connexions entre la façade et la structure pour éviter les ponts thermiques et garantir la continuité de l’isolation ;
• systèmes de fixation et structures porteuses : les détails d’ancrage et de fixation de la façade à double peau sont fondamentaux pour garantir la sécurité et la durabilité du système. Des éléments tels que des supports, des ancrages et des supports métalliques doivent être conçus pour supporter des charges à la fois verticales et horizontales, maintenant l’enveloppe stable même sous l’action du vent et d’autres facteurs climatiques. Au niveau architectural, ces systèmes sont souvent cachés à la vue, afin de ne pas compromettre la transparence et la légèreté de l’enveloppe ;
• ventilation et ouvertures : un autre aspect architectural pertinent est la disposition des ouvertures de ventilation qui peuvent être placées à la fois en haut et en bas de la façade, pour faciliter la ventilation naturelle (effet cheminée) ou mécanique. Ces détails doivent être conçus de manière à ne pas compromettre l’esthétique de la façade, s’intégrant harmonieusement avec le dessin global de l’enveloppe ;
• éléments accessoires : parmi les éléments accessoires qui enrichissent la complexité architecturale de la façade à double peau, on trouve des passerelles pour l’entretien, des garde-corps et des systèmes d’éclairage intégré, qui non seulement améliorent la fonctionnalité, mais contribuent également à définir l’identité visuelle du bâtiment.

Façade à double peau : le fonctionnement

À la base du fonctionnement de la façade à double peau se trouve l’«effet cheminée» : les enveloppes présentent deux couches à l’intérieur desquelles se crée une interstice dont la fonction est de libérer la chaleur en été et de la retenir en hiver. Analysons spécifiquement de quoi il s’agit, en commençant par la structure de la façade double.

Composition structurelle

Le système de façade à double peau se compose de : 

• vitrage intérieur : réalisé avec du verre isolant (double ou triple), ce composant garantit l’isolation thermique et acoustique et sert de barrière primaire entre les espaces intérieurs et l’extérieur. Le verre isolant est constitué de deux ou trois plaques de verre séparées par une interstice remplie de gaz nobles, comme l’argon, pour améliorer les propriétés d’isolation thermique ;
• vitrage extérieur : typiquement une seule couche de verre ou de verre stratifié de sécurité, conçu pour protéger l’interstice des agents atmosphériques externes. Ce verre peut être traité avec des revêtements sélectifs, tels que des revêtements à contrôle solaire ou des revêtements à faible émissivité (Low-E), qui optimisent la gestion du flux énergétique entre l’intérieur et l’extérieur ;
• interstice d’air : l’espace entre les deux couches de vitrage varie typiquement de quelques centimètres à plus d’un mètre, selon les besoins de performance et le projet architectural. L’interstice peut être ventilé naturellement ou mécaniquement pour améliorer la gestion thermique et le confort intérieur.

Structure et ventilation

La ventilation de l’interstice peut être gérée de différentes manières, influençant le comportement thermique du système. Les principales configurations de ventilation sont : 

• naturelle (façade passive) : l’air circule librement à travers des ouvertures situées à la base et au sommet de la façade. Ce mouvement d’air exploite la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur pour créer un effet cheminée qui régule la température intérieure. En été, l’air chaud est expulsé, tandis qu’en hiver, la chaleur est retenue, réduisant ainsi le besoin énergétique ;
• mécanique (façade active) : dans ce système, l’air est renouvelé par des échangeurs de chaleur et des ventilateurs mécaniques. La façade active offre un contrôle plus précis de la ventilation et permet un meilleur récupération de la chaleur, étant particulièrement efficace pendant les saisons les plus froides.

Gestion thermique et contrôle solaire

Le fonctionnement de la façade à double peau est étroitement lié à sa capacité à optimiser l’échange thermique entre l’environnement intérieur et extérieur, réduisant les besoins énergétiques pour le chauffage et le refroidissement. Plus précisément : 

• isolation thermique : l’interstice d’air agit comme une barrière thermique, réduisant les pertes de chaleur en hiver. Dans les systèmes ventilés naturellement, l’air qui circule dans l’interstice réduit la surchauffe estivale, minimisant l’accumulation de chaleur. Dans les systèmes mécaniques, le renouvellement de l’air se fait de manière contrôlée, permettant la récupération de la chaleur pendant l’hiver grâce à des échangeurs de chaleur à haute efficacité ;
• contrôle solaire dynamique : la gestion du gain solaire est essentielle pour réduire la charge thermique estivale. De nombreux systèmes de façade à double peau intègrent des protections solaires à l’intérieur de l’interstice, telles que des stores, des rideaux ou des lames orientables. Ces dispositifs peuvent être réglés manuellement ou automatiquement pour optimiser l’entrée de lumière naturelle et réduire l’apport énergétique solaire. La façade extérieure peut être traitée avec des revêtements à contrôle solaire, tels que des verres à faible émissivité ou des revêtements sélectifs, pour réduire la transmission de la radiation solaire tout en maintenant un niveau élevé d’éclairage naturel ;
• effet de serre : dans les climats froids, le système à double peau peut être exploité pour accumuler la chaleur solaire à l’intérieur de l’interstice, créant un effet de serre contrôlé qui contribue au chauffage passif du bâtiment.

Performances acoustiques

L’un des principaux avantages de la façade à double peau est l’isolation acoustique. L’interstice agit comme une chambre d’atténuation du son, réduisant la transmission des bruits extérieurs vers l’intérieur du bâtiment. La performance acoustique dépend principalement de : 

• épaisseur de l’interstice : plus l’espace entre les deux couches de verre est large, plus la capacité d’atténuer les bruits provenant de l’extérieur sera grande. Des épaisseurs comprises entre 50 et 100 cm sont particulièrement efficaces pour réduire les bruits à haute intensité, tels que le trafic ou le bruit aérien ;
• type de verre : l’utilisation de verre laminé, avec des couches intercalaires absorbantes, améliore encore l’isolation acoustique. Ce type de verre est souvent utilisé dans la peau extérieure pour absorber les vibrations sonores et limiter leur transmission.

Concevoir des façades à double peau

Pour concevoir une façade à double peau, il est nécessaire d’évaluer une série de paramètres fondamentaux pour la réussite du projet. Tout d’abord, il faut partir de la modélisation 3D du bâtiment. Avec un logiciel de conception de bâtiments, modélisez en 3D la façade en utilisant l’objet paramétrique BIM approprié. Vous disposez d’une riche bibliothèque avec de nombreux modèles à votre disposition que vous pouvez également personnaliser en fonction de vos besoins de design.

Façade continue issue du logiciel Edificius