Bientôt des fenêtres intelligentes ?

21 juin 2019
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Isolation thermique, insonorisation et sécurité anti-effractions font désormais partie des exigences standard pour des fenêtres modernes. Depuis près de dix ans, on tente même de les rendre intelligentes.

Ces dix dernières années, les fenêtres ont fait un gigantesque bond en avant: leur isolation thermique a été considérablement améliorée grâce aux nouvelles réglementations en matière d’énergie. Le double vitrage établi de longue date a cédé la place au triple vitrage.

Ces améliorations ont permis d’assurer une meilleure étanchéité de l’enveloppe du bâtiment et donc une réduction de la consommation d’énergie pour le chauffage des locaux. L’optimisation des systèmes anti-effractions et des températures de surface permettent désormais de proposer des fenêtres adaptées aux nouvelles constructions et aux attentes de leurs utilisateurs.

A l’ère de la domotique et du digital, comment les fenêtres peuvent-elles se numériser ? Certains projets sont actuellement en cours de développement voire déjà disponibles sur le marché. Tour d’horizon des dernières avancées.

Des rêves lumineux

Il y a dix ans, Philips Research a présenté un prototype de module entièrement transparent fait de diodes électroluminescentes organiques (OLED). La surface, complètement transparente lorsqu’elle n’était pas éclairée, se transformait en source de lumière une fois mise sous tension. Les possibilités de ces OLED transparentes (T-OLEDS) pour la construction de fenêtres semblaient impressionnantes : tout comme la lumière du jour, la lumière « artificielle » émanait, une fois la nuit tombée, de la même source familière.

Au lieu de carreaux noirs, on pouvait voir des surfaces légèrement éclairées. Mais transformer la fenêtre en un véritable luminaire s’est avéré être un vrai casse-tête dans la pratique. Comme c’est souvent le cas avec les nouvelles technologies, la mise à l’échelle et la production en série semblent poser des problèmes majeurs. Philips a vendu sa division OLED en 2015, et avec elle la technologie « Lumiblade », à la société américaine OLEDworks. Peu de choses ont été communiquées sur le projet depuis.

Un autre type de fenêtre est en phase de gestation: la fenêtre-écran. On se souvient du film «Minority Report» (Steven Spielberg, États-Unis, 2002), dans lequel Tom Cruise déplace avec facilité, en quelques gestes, des vidéos, des portraits de personnes recherchées et divers fichiers sur un gigantesque écran de verre incurvé. L’industrie du verre et de l’informatique s’en inspire depuis plus de 15 ans.

Différents fabricants asiatiques et européens proposent désormais des écrans transparents, à l’instar de l’entreprise allemande Lang AG. Toutefois, ces écrans ne restent «que» des écrans et n’ont pas vocation à être utilisés comme fenêtre. En 2014, LG a présenté le prototype d’un «window display», d’un format de 47 pouces. Directement sur la vitre, il était par exemple possible d’afficher des informations sur les bâtiments à proximité. Pertinente pour le secteur touristique, cette technologie l’est moins pour les bâtiments d’habitation ou de bureau.

Des véhicules avec une longueur d’avance

Le principe de «window as display» existe déjà dans de nombreux modèles de véhicules. Le «Head Up Display (HUD)», issu de l’aviation militaire, indique par exemple la vitesse maximale autorisée ou les intersections à venir. Les HUD de Continental sont installés dans différentes séries de véhicules européens, comme les Mercedes Classe S et C ou l’Audi A7.

Au cours de l’été 2018, Continental a annoncé qu’elle développait un HUD holographique en collaboration avec la société américaine DigiLens. Grâce à la technologie des guides d’ondes, le champ d’affichage peut être doublé tout en réduisant le volume de l’appareil. Il est donc tout à fait possible d’intégrer un peu de «Minority Report» dans nos écrans et d’envisager un jour une utilisation du HUD dans nos maisons pour les stations météorologiques ou les systèmes de surveillance par exemple.

Des fenêtres photovoltaïques

Diverses entreprises rêvent d’une « fenêtre solaire » depuis plusieurs années. L’objectif : des cellules photovoltaïques transparentes, parfois invisibles, produisant de l’électricité tout en garantissant une vue sans entrave.

En 2014, des chercheurs de la Michigan State University ont créé un film solaire totalement transparent. En principe, cela permettait de transformer n’importe quelle surface vitrée en module photovoltaïque. La technologie est désormais commercialisée sous le nom de « ClearView Power » par la société américaine Ubiquitous Energy.

Une autre entreprise, SolarWindow, travaille avec le département américain de l’énergie sur un projet de cellules photovoltaïques flexibles et transparentes. Une fois les processus de fabrication établis, le verre pourrait être recouvert de cellules solaires translucides. Cela permettrait de réaliser des façades en verre produisant de l’électricité, une nouvelle variante du concept « Building Integrated Photovoltaics » (BIPV).

Dans les pays où la mise en place de panneaux solaires sur les bâtiments peut être très contestée pour des raisons de protection des monuments, de telles façades vitrées seraient sans doute mieux acceptées que des installations monolithiques sur des toitures ou des façades.

Des fenêtres électrochromatiques

D’autres projets ont été développés et sont déjà disponibles aujourd’hui. Par exemple, les fenêtres électrochromiques, qui sont en principe conçues comme une batterie : entre deux vitres à couches électrochromiques se trouve une sorte de construction en sandwich, avec au centre un conducteur ionique semi-solide et gélifié.

Selon la charge électrique, cette couche apparaît transparente ou opaque. Les vitrages électrochromiques pour fenêtres extérieures ne sont fabriqués que par une poignée d’entreprises. Un projet de recherche de l’EPFL développe actuellement des fenêtres électrochromiques plus fiables et plus durables que les modèles conventionnels.

L’intérêt de ce type de technologies réside moins dans la protection de l’intimité que dans la protection solaire. Grâce à ces surfaces vitrées pouvant être teintées par simple pression d’un bouton, l’apport thermique peut être considérablement réduit. De même, un éblouissement gênant dû soleil peut être réduit.

Diverses entreprises travaillent actuellement sur une combinaison de verre électrochromique et d’algorithmes. L’objectif est de créer une fenêtre qui surveille automatiquement le mouvement et l’intensité du soleil et permet ainsi de travailler sans problème. Un vol avec le Boeing 787 donne un premier aperçu des possibilités : le « Dreamliner » n’est plus équipé des traditionnels hublots à stores coulissants, mais de fenêtres électrochromiques dotées de cinq niveaux de transparence. Une avancée qui laisse envisager à l’avenir un contrôle beaucoup plus fin de la luminosité dans les bâtiments.

Enveloppe du bâtiment semi-automatisée

Depuis un certain temps déjà, il existe des capteurs sur les fenêtres qui peuvent être raccordés à la commande de chauffage et réduire ainsi les besoins en énergie. En 2017, Velux a développé une solution de ce type pour les fenêtres de toit. Avec «Velux Active», les fenêtres motorisées sont associées à une station météo proposée par Netatmo. Le mécanisme de la fenêtre ainsi que les stores intérieurs peuvent être contrôlés automatiquement. La station Netatmo mesure aussi d’autres paramètres comme l’humidité de l’air ou la teneur en CO2. En plus d’un climat intérieur agréable, la solution offre également la certitude que toutes les fenêtres de toit sont fermées. La connexion au système HomeKit d’Apple permet une utilisation simple via un smartphone ou une tablette.

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