Ud, Uw, Uf, Ug : décoder les performances des menuiseries
Auteur : Adrien Leclerc
— Ingénieur thermicien, il passe ses journées à saisir des fiches techniques de menuiseries et à expliquer pourquoi le Uw du devis n'est pas celui du calcul.
L'essentiel en 30 secondes
Ug pour le vitrage, Uf pour le cadre, Psi g pour l'intercalaire, Uw pour la fenêtre entière, Ud pour la porte : chaque lettre désigne un périmètre normalisé précis. Comprendre cette grammaire évite de comparer des devis incomparables, et de payer un triple vitrage là où la re2020 attend surtout un facteur solaire bien choisi.
Il existe peu de sujets où le vocabulaire technique fait autant de dégâts commerciaux que celui des menuiseries. Un fabricant annonce « Ug 1,0 », un autre « Uw 1,3 », un troisième « Ud 1,4 » : trois chiffres, trois périmètres différents, et un client qui compare des choux et des carottes. Pire, la formule qui relie ces coefficients est publique, normalisée, et parfaitement calculable — mais presque jamais expliquée. Cet article remet chaque lettre à sa place, montre comment le coefficient global d'une fenêtre se construit à partir de ses composants, et sépare ce que la re2020 exige réellement des menuiseries de ce que le marché lui fait dire. Vous en ressortirez capable de lire une fiche technique sans traducteur.
- La grammaire des coefficients : une lettre, un périmètre
- Double, triple, quadruple : ce que change vraiment la lame de gaz
- Ce que la re2020 exige réellement des menuiseries
- Sw et TLw : les deux coefficients que tout le monde oublie
- Déclaré, certifié ou par défaut : justifier ses valeurs
- Quand le carbone contredit le thermique
- Trois cas concrets, trois arbitrages
- Conclusion et points clés à retenir
La grammaire des coefficients : une lettre, un périmètre
Tous ces coefficients mesurent la même chose : un flux thermique traversant un mètre carré de paroi pour un écart de un kelvin entre les deux ambiances, exprimé en W/(m².K). Plus la valeur est basse, moins la paroi laisse fuir la chaleur. Ce qui change d'une lettre à l'autre, c'est uniquement le périmètre mesuré. Et c'est là que tout se joue.
Ug : le vitrage seul, et rien d'autre
L'indice « g » désigne le glass. Le Ug caractérise la partie centrale du vitrage isolant, calculée selon la norme NF EN 673. Il ignore totalement le cadre, l'intercalaire et les effets de bord. C'est la valeur la plus flatteuse d'une fiche technique, donc celle que l'on met volontiers en avant. Un vitrage annoncé à 0,6 W/(m².K) peut parfaitement se retrouver dans une fenêtre dont l'ensemble dépasse 1,4.
Uf : le cadre, ce mal-aimé
L'indice « f » désigne la menuiserie (frame) : dormant, ouvrant, montants et traverses. Le Uf se détermine par calcul numérique aux éléments finis selon les normes NF EN ISO 10211 et NF EN ISO 10077-2, ou par mesure directe en boîte chaude. C'est le maillon faible historique des fenêtres. L'aluminium conduit la chaleur à 160 W/(m.K), le PVC rigide à 0,17, un bois résineux autour de 0,11 à 0,13 : trois ordres de grandeur d'écart, que la rupture de pont thermique en polyamide chargé de fibre de verre (0,30 W/(m.K)) vient partiellement compenser sur les profilés métalliques.
Psi g : l'intercalaire, le détail qui décide
Entre les deux verres, un profilé maintient l'écartement et scelle la lame de gaz. À cet endroit précis se crée un pont thermique linéique, noté Psi g, exprimé en W/(m.K). Un intercalaire aluminium traditionnel court-circuite une partie du travail du vitrage. Les intercalaires dits à bord chaud, en matériaux composites, réduisent significativement cette déperdition de bordure. Sur une fenêtre courante, ce périmètre représente plusieurs mètres linéaires : le détail cesse vite d'être un détail.
Uw : la synthèse, seule valeur comparable
L'indice « w » désigne la fenêtre complète (window). Le fascicule « parois vitrées » des règles Th-Bât publiées par le ministère rappelle la formule issue de la norme NF EN ISO 10077-1 :
Uw = (Ag × Ug + Af × Uf + lg × Psi g) / (Ag + Af)
Où Ag est l'aire visible du vitrage, Af l'aire projetée de la menuiserie et lg le périmètre visible du vitrage. Conséquence directe, et rarement énoncée : le Uw dépend des dimensions de la fenêtre. Une même gamme de profilés donnera un meilleur Uw sur une grande baie, où le vitrage domine, que sur un petit châssis de salle de bains où le cadre occupe la moitié de la surface. Comparer deux Uw suppose donc de comparer deux menuiseries de dimensions comparables.
Ud, Uws, Ujn, Ucw : la famille élargie
L'indice « d » (door) s'applique aux portes d'entrée, portes palières, portes de garage et portes industrielles, avec une formule qui ajoute au vitrage et au cadre la contribution des panneaux opaques. L'indice « ws » désigne la fenêtre équipée de sa fermeture ou de son store, obtenue en ajoutant au Uw la résistance thermique additionnelle du dispositif. L'indice « jn », pour jour-nuit, est un héritage : il ne sert qu'aux méthodes de calcul mensuelles ou saisonnières, pas au moteur horaire de la re2020. Enfin, « cw » (curtain wall) couvre les façades rideaux, et « bb » les blocs-baies intégrant leur coffre de volet roulant.
Le Uw n'est pas une propriété du profilé ni du verre : c'est une moyenne pondérée par les surfaces réelles de la fenêtre.
| Symbole | Périmètre mesuré | Unité | Référence normative |
|---|---|---|---|
| Ug | Partie centrale du vitrage isolant | W/(m².K) | NF EN 673 |
| Uf | Profilés de menuiserie (dormant, ouvrant, traverses) | W/(m².K) | NF EN ISO 10077-2 / NF EN ISO 10211 |
| Psi g | Pont thermique linéique intercalaire + profilé | W/(m.K) | NF EN ISO 10077-2 |
| Uw | Fenêtre ou porte-fenêtre nue, complète | W/(m².K) | NF EN 14351-1 / NF EN ISO 10077-1 |
| Uws | Fenêtre avec fermeture ou store déployé | W/(m².K) | NF EN ISO 10077-1 / NF EN 13125 |
| Ud | Porte d'entrée, porte palière, porte de garage | W/(m².K) | NF EN ISO 10077-1 et -2 / NF EN ISO 12428 |
| Ucw | Façade rideau, façade double peau, verrière | W/(m².K) | NF EN ISO 12631 |
Double, triple, quadruple : ce que change vraiment la lame de gaz
Le vitrage isolant est un objet d'une élégance discrète : deux ou trois feuilles de verre, une lame de gaz peu conducteur, une couche métallique invisible de quelques nanomètres, et une chute de déperdition d'un facteur cinq par rapport au simple vitrage. Trois leviers agissent simultanément.
Le premier est la couche à faible émissivité, déposée sur une face intérieure du vitrage. Elle renvoie le rayonnement infrarouge vers l'intérieur du logement au lieu de le laisser filer. C'est de très loin le levier le plus rentable : à composition géométrique identique, elle divise le Ug par deux environ. Le deuxième est le gaz de remplissage : l'argon, moins conducteur que l'air, est aujourd'hui la norme ; le krypton fait mieux mais coûte nettement plus cher, et ne se justifie que sur des lames minces. Le troisième est l'épaisseur de la lame, avec un optimum autour de 15 à 16 mm : au-delà, la convection interne reprend le dessus et le gain s'inverse.
Coefficient Ug selon la composition du vitrage (ordres de grandeur)
Valeurs indicatives usuelles du marché, à confirmer par la fiche technique du produit retenu. Le passage du simple au double vitrage à couche reste de loin le gain le plus spectaculaire.
Le triple vitrage, lui, obéit à une logique de rendements décroissants. Passer d'un Ug de 2,8 à 1,1 fait gagner 1,7 point ; passer de 1,1 à 0,6 n'en fait gagner que 0,5, pour un poids supérieur, une quincaillerie renforcée et un surcoût réel. Surtout, ajouter une troisième feuille de verre et une seconde couche métallique fait mécaniquement chuter le facteur solaire et la transmission lumineuse. Dans un climat français, un triple vitrage plein sud peut donc dégrader le bilan énergétique du logement en amputant les apports solaires gratuits de l'hiver. La question n'est pas « double ou triple », mais « quel vitrage sur quelle façade ».
Chaque feuille de verre ajoutée retient mieux la chaleur, mais laisse aussi entrer moins de soleil et moins de lumière.
Ce que la re2020 exige réellement des menuiseries
Voici le point sur lequel l'écosystème commercial raconte n'importe quoi avec un aplomb remarquable. On lit partout qu'un « Uw inférieur ou égal à 1,3 » serait « exigé par la re2020 », ou qu'une fenêtre serait « conforme re2020 ». C'est faux. La re2020 ne fixe aucun seuil de Uw applicable à une fenêtre prise isolément. Une menuiserie n'est jamais conforme ou non conforme : c'est un bâtiment qui l'est.
La réglementation raisonne à l'échelle du projet, à travers ses indicateurs de résultat. Le besoin bioclimatique Bbio agrège les besoins de chauffage, de refroidissement et d'éclairage : de bonnes menuiseries l'améliorent, de mauvaises le dégradent, et c'est le calcul global qui tranche. L'indicateur DH de confort d'été sanctionne les surchauffes, où le facteur solaire des baies pèse davantage que leur Uw. Et l'indicateur carbone Ic construction comptabilise l'empreinte des produits mis en œuvre.
À côté de ces objectifs de résultat, la re2020 impose bien quelques exigences de moyens qui concernent directement les baies, mais elles ne portent pas sur le Uw. L'article 23 de l'arrêté du 4 août 2021 fixe une surface minimale de baies pour les logements ; l'article 24 plafonne le facteur solaire selon la zone climatique, l'altitude, l'exposition au bruit et la destination du local ; l'article 25 impose une part minimale d'ouvrants. Le seuil de Uw à 1,3 W/(m².K) que l'on croise partout existe bel et bien — mais il vient des critères d'éligibilité aux aides à la rénovation, pas de la réglementation neuve.
| Exigence | Contenu | Portée |
|---|---|---|
| Surface minimale de baies | Surface totale des baies mesurée en tableau au moins égale à 1/6 de la surface de référence, avec une règle alternative pour les petits logements | Exigence de moyens, logements |
| Facteur solaire maximal | Plafond par baie, protection solaire considérée totalement déployée, variable selon zone, altitude, bruit et destination du local | Exigence de moyens |
| Part minimale d'ouvrants | Les baies d'un même local doivent s'ouvrir sur au moins 30 % de leur surface, seuil ramené à 10 % pour les grandes hauteurs | Exigence de moyens |
| Bbio, Cep, Cep,nr | Le Uw, le Sw et le TLw des menuiseries entrent dans le calcul global du bâtiment | Exigence de résultat |
| DH (confort d'été) | Le facteur solaire et les protections associées pilotent l'essentiel du résultat | Exigence de résultat |
| Ic construction | L'empreinte carbone des menuiseries est comptabilisée sur le cycle de vie du bâtiment | Exigence de résultat |
Sw et TLw : les deux coefficients que tout le monde oublie
Une fenêtre ne fait pas que perdre de la chaleur : elle en laisse entrer, et elle laisse entrer de la lumière. Deux facteurs décrivent ces flux, et ils comptent au moins autant que le Uw dans une étude thermique re2020.
Le facteur solaire Sw, compris entre 0 et 1, exprime la part d'énergie solaire incidente qui pénètre finalement dans le local. Les règles Th-Bât le décomposent en trois composantes : la transmission directe en courtes longueurs d'onde, la réémission thermique de la face intérieure échauffée par le soleil, et une composante de ventilation lorsqu'une lame d'air intérieure peut circuler, typiquement derrière un store intérieur. Le facteur de transmission lumineuse TLw mesure, lui, la part du rayonnement visible transmise. Il pilote les besoins d'éclairage artificiel, qui entrent dans le Bbio.
Là où le Uw se choisit une fois pour toutes, le Sw se choisit façade par façade. Au sud, un facteur solaire généreux capte gratuitement le soleil bas de l'hiver, à condition d'être associé à une protection efficace pour l'été : une casquette, un débord, ou des volets à gestion automatique. À l'ouest, où le soleil rasant de fin de journée frappe de plein fouet en été, la protection mobile n'est pas une option. Au nord, où l'apport solaire direct est marginal, c'est la transmission lumineuse qu'il faut préserver.
Le bon facteur solaire n'existe pas dans l'absolu : il dépend de l'orientation, du masque et de la protection associée.
Déclaré, certifié ou par défaut : justifier ses valeurs
Un chiffre imprimé sur une plaquette commerciale n'a aucune valeur dans un calcul réglementaire. Les règles Th-Bât distinguent trois statuts, et cette hiérarchie a des conséquences très concrètes sur le résultat d'une étude.
La caractéristique déclarée découle d'une norme produit harmonisée : pour les fenêtres et blocs-portes extérieurs, la NF EN 14351-1. Elle figure dans la déclaration des performances qui accompagne le marquage CE. C'est le socle. La certification volontaire vient par-dessus : Acotherm pour le couple thermique et acoustique de la menuiserie complète, Cekal pour les vitrages isolants, avec vérification par un tiers et contrôles en laboratoire accrédité. Enfin, la valeur par défaut : lorsqu'aucune donnée n'est disponible, les règles Th-Bât imposent des valeurs volontairement sécuritaires, c'est-à-dire pénalisantes. Elles existent pour ne pas bloquer un calcul, pas pour être utilisées confortablement.
Sur un projet tendu, l'écart entre une valeur certifiée et une valeur par défaut suffit régulièrement à faire basculer un Bbio. C'est pourquoi un bureau d'études réclame les fiches techniques et les certificats avant de saisir quoi que ce soit, et non après le dépôt du permis. C'est aussi pourquoi la question des équipements et isolants certifiés revient systématiquement dans les échanges avec les maîtres d'ouvrage.
Hiérarchie des leviers pour améliorer le Uw d'une baie
Hiérarchisation indicative établie à partir de la formule de calcul du Uw et de la pratique courante en bureau d'études. La pose n'entre pas dans le Uw intrinsèque mais conditionne la performance réelle et l'étanchéité à l'air.
Quand le carbone contredit le thermique
La re2020 a introduit une tension inédite. Améliorer le Uw d'une baie consiste presque toujours à ajouter de la matière : une troisième feuille de verre, un profilé plus épais, davantage d'aluminium ou de PVC. Or cette matière est comptabilisée dans l'analyse du cycle de vie du bâtiment. Un triple vitrage pèse plus lourd qu'un double, se transporte moins bien, mobilise plus d'énergie de production — et vient donc grever l'indicateur Ic construction au moment même où il soulage le Bbio.
La donnée environnementale devient alors un enjeu contractuel. Lorsqu'un produit dispose d'une fiche de déclaration environnementale et sanitaire vérifiée, individuelle ou collective, l'étude utilise ses valeurs réelles. À défaut, elle bascule sur des données environnementales par défaut, calibrées de façon volontairement défavorable. Sur un poste aussi présent qu'une façade complète de menuiseries, l'écart n'est pas anecdotique. Demander les fiches environnementales en même temps que les fiches thermiques, dès la consultation des entreprises, coûte un courriel et évite parfois de reprendre une étude complète pour cause de seuil dépassé.
Un demi-siècle d'évolution des parois vitrées en France
Repères chronologiques établis d'après les textes réglementaires successifs publiés sur le portail RT-RE bâtiment du ministère.
Trois cas concrets, trois arbitrages
Une maison individuelle très vitrée au sud, en zone tempérée
Le maître d'ouvrage veut du triple vitrage partout, « pour être tranquille ». Le calcul montre l'inverse : sur la façade sud, le triple vitrage ampute les apports solaires d'hiver et dégrade le Bbio, sans améliorer le DH puisque c'est la casquette et non le vitrage qui règle la question estivale. L'arbitrage retenu associe un double vitrage argon à faible émissivité au sud, avec un facteur solaire élevé et un débord dimensionné, et un triple vitrage limité à la façade nord et aux pièces peu ensoleillées. Le surcoût est divisé par trois pour un résultat meilleur.
Un petit châssis de salle d'eau qui plombe la moyenne
Une fenêtre de 60 × 60 cm dans la même gamme qu'une baie de 2,40 m affichera un Uw sensiblement plus élevé : le cadre y occupe une part de surface bien supérieure, et le périmètre de vitrage rapporté à la surface explose. Rien d'anormal, c'est la formule qui le veut. L'erreur consiste à reprocher au fabricant un chiffre qu'il n'a pas choisi, ou à saisir dans l'étude le Uw de la grande baie pour toutes les menuiseries du projet. La deuxième erreur est la plus grave : elle rend l'étude fausse.
Une fenêtre de toit dans des combles aménagés
Les règles Th-Bât imposent ici deux valeurs : un Uw en position verticale et un Uw en position horizontale. À défaut de calcul détaillé disponible, la valeur horizontale se déduit de la verticale en la multipliant par 1,6. Une fenêtre de toit annoncée à 1,3 en position verticale se comporte donc, dans le calcul, comme une paroi à plus de 2,0 une fois posée sur une toiture inclinée. Ajoutez l'exposition au soleil zénithal de juillet et vous comprenez pourquoi les fenêtres de toit sont un poste sensible du confort d'été en conception re2020.
Le meilleur Uw du marché ne survit pas à une pose approximative : la performance se joue aussi au niveau du tableau et du coffre.
Conclusion et points clés à retenir
Les coefficients des menuiseries ne sont ni obscurs ni arbitraires : ce sont des grandeurs normalisées, chacune associée à un périmètre et à une méthode de calcul publiques. Le désordre vient de l'usage commercial qui en est fait, pas des textes. Reprendre la main suppose une seule discipline : vérifier, pour chaque chiffre annoncé, de quel périmètre il parle et sur quel document il repose.
- Ug, Uf, Psi g, Uw, Ud ne sont pas interchangeables : seul le Uw permet de comparer deux fenêtres entre elles.
- Le Uw dépend des dimensions de la menuiserie : un Uw n'a de sens qu'associé à un format.
- Aucun seuil de Uw n'est imposé par la re2020 au produit isolé ; la conformité se juge à l'échelle du bâtiment via le Bbio, le Cep, le DH et l'Ic construction.
- Le facteur solaire Sw fait l'objet, lui, d'une exigence de moyens, modulée selon la zone climatique, l'altitude, le bruit et l'usage du local.
- Le triple vitrage n'est pas une amélioration universelle : il dégrade le facteur solaire, la transmission lumineuse et le bilan carbone.
- Une valeur non justifiée devient une valeur par défaut, volontairement pénalisante dans le calcul réglementaire.
- La pose conditionne la performance réelle, même si elle n'entre pas dans le Uw intrinsèque du produit.
Un dernier conseil, très prosaïque : demandez systématiquement, pour chaque référence de menuiserie, le Uw avec ses dimensions de référence, le Sw, le TLw et la fiche environnementale. Ces quatre données tiennent sur une page et évitent des semaines d'aller-retour. Si vous préparez un dossier de permis, l'attestation à joindre au dépôt et le calcul qui la sous-tend reposent directement sur elles.
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