FR3138346A1 - Vitrage anti-collision - Google Patents

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Théo CHEVALLIER
Anne PENILLARD
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Abstract

Multi-vitrage (1) adapté pour être monté dans un bâtiment, en façade et/ou en toiture, comprenant au moins un vitrage feuilleté extérieur (2) et un vitrage intérieur (3) séparés d’une lame de gaz (4) et destinés respectivement à être agencés vers l’extérieur et l’intérieur du bâtiment, ledit vitrage feuilleté extérieur (2) comprenant au moins un empilement électrochrome (7) et un intercalaire de feuilletage (5), préférentiellement en matériau polymère, encore préférentiellement en PVB, interposé entre un substrat transparent intérieur (6) et un substrat transparent extérieur (8) comprenant sur sa face extérieure un motif (9) texturé qui contraste avec un fond (10), ledit motif (9) étant caractérisé en ce que : - chaque sous-ensemble dudit motif (9) est séparé d’un sous-ensemble adjacent d’une distance inférieure à 10,16 cm, préférentiellement inférieure à 5,08 cm, - ledit motif (9) présente par rapport au fond (10) un score de visibilité « SCORE » supérieur ou égale à 0, et qui satisfait l’équation : SCORE = 0.85*ΔS + 0.15* ΔL Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

VITRAGE ANTI-COLLISION
La présente invention se rapporte au domaine des vitrages multiples adaptés pour être montés dans un bâtiment, en façade et/ou en toiture. Plus précisément, l’invention se rapporte aux vitrages dits « anti-collision » qui permettent d’éviter ou du moins de limiter les risques de collision d’un oiseau avec ledit vitrage. L’invention se rapporte également à la fabrication d’un tel vitrage multiple, ainsi qu’à son montage dans un bâtiment.
Il y a un besoin de rendre les vitrages de bâtiment clairement visibles pour les oiseaux afin qu'ils ne les percutent pas accidentellement. Une solution connue pour répondre à ce besoin est d'appliquer sur le vitrage un motif qui est clairement visible par les oiseaux et qui est suffisamment dense pour signaler aux oiseaux qu’ils ne peuvent pas le traverser.
Dans ce contexte, certaines solutions connues de l’état de la technique présentent l’inconvénient de ne pas rendre ce motif anti-collision suffisamment visible par un oiseau, si bien que le risque de collision reste non négligeable.
Il existe donc un besoin de fournir un vitrage multiple anti-collision doté d’un motif anti-collision qui présente une visibilité satisfaisante pour un oiseau.
La présente invention répond à ce besoin. Plus particulièrement, dans au moins un mode de réalisation, la technique proposée se rapporte à un multi-vitrage adapté pour être monté dans un bâtiment, en façade et/ou en toiture, comprenant au moins un vitrage feuilleté extérieur et un vitrage intérieur séparés d’une lame de gaz et destinés respectivement à être agencés vers l’extérieur et l’intérieur du bâtiment, ledit vitrage feuilleté extérieur comprenant au moins un empilement électrochrome et un intercalaire de feuilletage, préférentiellement en matériau polymère, encore préférentiellement en PVB, interposé entre un substrat transparent intérieur et un substrat transparent extérieur comprenant sur sa face extérieure un motif texturé qui contraste avec un fond (10), ledit motif étant caractérisé en ce que :
- chaque sous-ensemble dudit motif est séparé d’un sous-ensemble adjacent d’une distance inférieure à 10,16 cm, préférentiellement inférieure à 5,08 cm,
- ledit motif présente par rapport au fond un score de visibilité « SCORE » supérieur ou égale à 0, et qui satisfait l’équation : SCORE = 0.85*ΔS + 0.15* ΔL
Où ΔS est le contraste chromatique et satisfait l’équation [Math. 1]

Où “wi” est la fraction de Weber représentant la sensibilité d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau,
Où “Δfi” est la différence de perception réelle entre ledit motif (X) et le fond (X),
Où « fi » satisfait l’équation :
fi = ln (Qi/Qi_ref)
où Qi est la réponse sensorielle d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau et satisfait l’équation [Math. 2]

Où « λ » est la longueur d’onde, « S » est le spectre considéré, « I » est l’illuminant D65 selon la norme EN410 qui décrit le spectre solaire moyen et « Ri » est le spectre de sensibilité dudit cône « i »,
Où « Qi_ref » correspond à « Qi » avec S égale à 1,
Où « ΔL » est le contraste achromatique et satisfait l’équation :
ΔL = Δf_achromatic/w_achromatic
Où « w_achromatic » est égale à 0,1 est la fraction de Weber représentant la sensibilité achromatique de la rétine d’un oiseau,
Où “ Δf_achromatic ” est la différence de perception réelle achromatique entre ledit motif et le fond,
Où « f_achromatic » satisfait l’équation : f_achromatic = ln (Q/Q_ref)
Où Q est la réponse sensorielle achromatique de la rétine d’un oiseau et satisfait l’équation [Math. 3]

Où « R » est le spectre de sensibilité achromatique,
Où « Q_ref » correspond à « Q » avec « S » égale à 1.
Au sens de l’invention, un multi-vitrage désigne une pluralité de vitrages – feuilletés ou non - espacés et séparés par une ou deux lames de gaz ou de vide, selon que le multi-vitrage soit un double ou un triple vitrage. Selon l’invention, un motif anti-collision est texturé sur la face extérieure du substrat transparent extérieur, c’est-à-dire la face du multi-vitrage destinée à être positionnée à l’extérieur du bâtiment. Une surface dite « texturée » désigne une surface pour laquelle les irrégularités de surface varient à une échelle plus grande que la longueur d’onde du rayonnement incident sur la surface. Un rayonnement incident, avec un angle donné, est alors transmis et réfléchi de manière diffuse par la surface, c’est-à-dire selon une pluralité de directions.
Le motif texturé formé sur la face extérieure du multi-vitrage contraste avec le fond au sens qu’il s’en distingue visuellement, au moins du point de vue d’un oiseau. Ce fond correspond donc à une surface définie par opposition au motif texturé, telle un négatif de ce dernier.
La présente invention réside premièrement dans la sélection d’un motif anti-collision sur le fondement d’un critère géométrique mais aussi d’un critère de contraste : le score de visibilité. Ce « SCORE » présente une excellente fiabilité, puisqu’il prend en compte la perception optique d’un oiseau dans toute sa complexité, et en particulier au regard de la sensibilité à la fois chromatique et achromatique de sa rétine. Un multi-vitrage présentant un score supérieur ou égale à 0 permet ainsi de limiter de manière satisfaisante le risque de collision d’un oiseau avec un vitrage.
La présente invention réside deuxièmement dans la combinaison, au sein du multi-vitrage, d’un tel motif anti-collision avec un empilement électrochrome.
Un empilement électrochrome, également nommé système fonctionnel électrochimique à propriétés optiques et/ou énergétiques électrocommandables, comprend au moins une couche électrochimiquement active agencée entre un premier revêtement électrode et un deuxième revêtement électrode, l'au moins une couche électrochimiquement active étant adaptée pour passer, sous l’effet d’une alimentation électrique appropriée et de façon réversible, entre un état clair et un état teinté, dont les propriétés optiques et/ou énergétiques varient. De telle propriétés se rapportent tout particulièrement à la transmission, l’absorption, la réflexion, ou encore la diffusion lumineuse. La variation induite intervient généralement dans le domaine optique (infrarouge, visible, ultraviolet) et/ou dans d’autres domaines du rayonnement électromagnétique, d’où la dénomination de dispositif à propriétés optiques et/ou énergétiques variables, le domaine optique n’étant pas nécessairement le seul domaine concerné.
Tel que détaillé dans la description, la combinaison, au sein du multi-vitrage, d’un motif anti-collision et d’un empilement électrochrome a pour avantage d’accroître le contraste entre le motif et le fond, tel que perçu par un oiseau. En d’autres termes, le motif anti-collision apparaît plus visible pour un oiseau.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit substrat transparent intérieur est revêtu dudit empilement électrochrome, ledit empilement électrochrome étant préférentiellement au contact de ladite lame de gaz.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit multi-vitrage comprend au moins une couche réfléchissante agencée entre le substrat transparent intérieur et la face externe du substrat transparent extérieur.
Tel que détaillé dans la description, l’ajout d’une telle couche réfléchissante permet d’accroître la réflexion au niveau du motif texturé, et améliore donc sa visibilité du point de vue d’un oiseau.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite au moins une couche réfléchissante est agencée sur la face interne du substrat transparent extérieur.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite au moins une couche réfléchissante est composée de nitrure de Silicium et/ou d’oxyde MOx (M= Si, Sn, Zn) et/ou de métal M (M=Ni, Cr, Ti, Ag)
Selon un mode de réalisation particulier, la fraction de Weber « wi » représentant la sensibilité d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau est sélectionnée selon les valeurs spécifiques suivantes : W1 = 0,2 ; W2 = 0,14142 ; W3 = 0,14142 ; W4 = 0,1.
Un tel ensemble de fractions de Weber correspond à la sensibilité typique d’un oiseau. La sélection d’un tel ensemble de fractions de Weber permet donc de fournir un motif anti-collision dont la visibilité est excellente pour la grande majorité des espèces aviaires.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit motif comprend des bandes ondulées ou rectilignes.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit motif comprend des points.
L’invention se rapporte également à un procédé comprenant une étape de fabrication d’un tel multi-vitrage.
Selon des modes de réalisation particuliers, la texturation de la face extérieure pour obtention du motif anti-collision peut être réalisée par tout procédé connu de texturation, par exemple par embossage de la surface du substrat préalablement chauffée à une température à laquelle il est possible de la déformer, en particulier par laminage au moyen d’un rouleau ayant à sa surface une texturation complémentaire de la texturation à former sur le substrat ; par abrasion au moyen de particules ou de surfaces abrasives, en particulier par sablage ; par traitement chimique, notamment traitement à l’acide dans le cas d’un substrat en verre ; par moulage, notamment moulage par injection dans le cas d’un substrat en polymère thermoplastique ; par gravure.
L’invention se rapporte également à un procédé comprenant une étape de montage en bâtiment, en façade et/ou en toiture, d’au moins un tel multi-vitrage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, pour lesquelles :
- la [ ] est une vue schématique en coupe d’un vitrage multiple selon un mode de réalisation particulier de l’invention,
- la est une vue schématique en coupe d’un vitrage multiple selon un mode de réalisation alternatif de l’invention.
Les différents éléments illustrés par les figures ne sont pas représentés à l’échelle réelle, l’accent étant porté sur la représentation du fonctionnement général de l’invention. En particulier, le dimensionnement de la texturation de la face extérieure du vitrage multiple est significativement amplifié. En réalité, le détail d’une telle texturation ne peut pas être distingué à l’œil nu. Selon la même logique, le cheminement exact des rayons solaires incidents au sein du vitrage multiple n’est pas détaillé – notamment les déviations angulaires pouvant être générées à chaque interface – le schéma se concentrant davantage sur l’illustration de la réflexion diffuse générée au niveau du motif, par opposition à la réflexion spéculaire générée au niveau du fond.
Selon un mode de réalisation particulier et tel qu’illustré par la , l’invention se rapporte à un vitrage-multiple 1 adapté pour être monté dans un bâtiment, en façade et/ou en toiture, comprenant au moins un vitrage feuilleté extérieur 2 et un vitrage intérieur 3 séparés d’une lame de gaz 4 et destinés respectivement à être agencés vers l’extérieur et l’intérieur du bâtiment. Sur la , un soleil et un oiseau sont positionnés à l’extérieur du bâtiment, tandis qu’un observateur est positionné à l’intérieur. Le vitrage feuilleté extérieur 2 comprend au moins un intercalaire de feuilletage 5 en PVB (poly(butyral vinylique)), interposé entre un substrat transparent intérieur 6 revêtu d’un empilement électrochrome 7 au contact de ladite lame de gaz 4, et un substrat transparent extérieur 8 comprenant sur sa face extérieure un motif 9 texturé – dont deux sous-ensembles sont illustrées sur la - qui contraste avec un fond 10. Une couche réfléchissante 11 est agencée sur la face interne du substrat transparent extérieur 8.
Chacun desdits substrats transparents peut être constitué de polymère transparent, verre transparent, ou céramique transparente.
Selon un mode de réalisation alternatif illustré par la , le multi-vitrage 1 diffère de celui décrit ci-dessus et illustré à la en ce que l’empilement électrochrome 7 est déposé sur le substrat transparent intérieur 6, du côté de l’intercalaire de feuilletage 5.
Selon un mode de réalisation alternatif non illustré, l’empilement électrochrome 7 est déposé sur la face intérieure du substrat transparent extérieur 8, du côté de l’intercalaire de feuilletage 5.
Afin de mettre en valeur l’effet diffusant engendré au niveau du motif 9 texturé, deux rayons lumineux solaires incidents R1 et R2 sont illustrés sur les figures 1 et 2. Le premier rayon R1 traverse le substrat transparent extérieur 8 au niveau du fond 10. L’interface étant lisse à cet endroit, par opposition à l’interface texturée du motif 9, le rayon R1 est transmis et réfléchis de manière spéculaire par la surface. La part du rayon R1 réfléchie par le vitrage est ainsi invisible à l’oiseau, qui ne voit donc pas cette zone de fond 10 de la face extérieure 8. Par contraste, le deuxième rayon R2 traverse le substrat transparent extérieur 8 au niveau d’un sous-ensemble du motif 9 texturé. Le deuxième rayon R2 est alors transmis et réfléchis de manière diffuse, c’est-à-dire dans une pluralité de directions. Une partie des rayons réfléchis de manière diffuse peut alors être perçue par l’oiseau, qui distingue alors un motif 9, par contraste avec le fond 10.
Dans l’objectif de mieux comprendre ce qui est perçu par l’oiseau, il convient de détailler la composition du spectre lumineux perçu d’une part au niveau du motif 9, et d’autre part au niveau du fond 10. De manière générale, le spectre observé par l’oiseau peut être considéré comme étant la somme de la lumière diffuse sortant du bâtiment et de la lumière solaire réfléchie de manière diffuse par le multi-vitrage.
Au niveau du fond 10, qui est une interface lisse, la réflexion est spéculaire et peut donc être négligée. Quant à la lumière diffuse sortant du bâtiment, on peut estimer qu'elle correspond à la lumière solaire transmise dans le bâtiment, réfléchie de manière diffuse sur les murs intérieurs et retransmise vers l'extérieur.
Le spectre « BKG » du fond 10 tel que vu par l’oiseau est donc le suivant :
BKG = %T_window^2 * %R_wall
Où %T_window est la transmission globale du vitrage,
Où %R_wall peut être considérée comme étant une valeur fixe de 40%, dans l’hypothèse où les murs intérieurs du bâtiment renvoient 40% du rayonnement solaire (albédo).
Au niveau du motif 9, qui est une interface texturée, la réflexion est diffuse et doit donc être ajoutée. Quant à la lumière diffuse sortant du bâtiment, elle est transmise de manière diffuse par le motif 9.
Le spectre « PTRN » du motif 9 tel que vu par l’oiseau est donc le suivant :
PTRN= %T_window^2 * %R_wall + %R_pattern
Où %R_pattern est sa réflexion diffuse au niveau dudit motif 9.
Selon l’invention, le motif 9 texturé est caractérisé en ce que :
- chaque sous-ensemble dudit motif 9 est séparé d’un sous-ensemble adjacent d’une distance inférieure à 5,08 cm, et
- ledit motif 9 présente par rapport au fond 10 un score de visibilité « SCORE » supérieur ou égale à 0, et qui satisfait l’équation : SCORE = 0.85*ΔS + 0.15* ΔL
Selon ce mode de réalisation particulier, la fraction de Weber « wi » représentant la sensibilité d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau est sélectionnée selon les valeurs spécifiques suivantes : W1 = 0,2 ; W2 = 0,14142 ; W3 = 0,14142 ; W4 = 0,1
Comme indiqué précédemment, la valeur de ce SCORE dépend directement de la réponse sensorielle (Q ; Qi) de la rétine de l’oiseau, dont l’une des composantes « S » est la valeur du spectre observé.
Ceci permet de mieux comprendre l’avantage procuré par la mise en œuvre d’un empilement électrochrome 7, en combinaison avec le motif anti-collision 9. Cet empilement électrochrome, en se teintant, va engendrer une baisse significative de la transmission lumineuse au travers du multi-vitrage (%T_window). En référence aux définitions précédemment données des spectres du motif 9 (« PTRN ») et du fond 10 (« BKG »), on comprend que lorsque la transmission lumineuse baisse, la première partie du calcul du spectre (%T_window^2 * %R_wall) tend vers 0. Le spectre « BKG » du fond 10 tend alors vers 0, alors que le spectre « PTRN » du motif 9 tend vers la valeur de réflexion diffuse « %R_pattern » du motif 9, d’où une augmentation du contraste perçu par l’oiseau entre le motif 9 et le fond 10. Lorsque l’empilement électrochrome bascule dans son état teinté, le motif anti-collision 9 est par conséquent plus visible pour l’oiseau.
Toujours en référence aux définitions précédemment données des spectres du motif 9 (« PTRN ») et du fond 10 (« BKG »), on comprend que l’ajout d’une couche réfléchissante 11 permet d’accroître la réflexion diffuse au niveau du motif 9 (« %R_pattern »). Bien que la réflexion spéculaire au niveau du fond 10 soit également accrue, ceci n’a pas d’impact sur la perception qui en est faite par l’oiseau, du fait de sa nature spéculaire. Le contraste perçu par l’oiseau entre le motif 9 et le fond 10 est donc accru par l’ajout de la couche réfléchissante 11, ce qui rend donc le motif anti-collision 9 plus visible.
Les fonctions visuelles Ri et R mises en œuvre pour la présente invention sont détaillées dans le Tableau 1 [Tableaux 1] suivant, en fonction de la longueur d’onde λ :







Bien que des modes de réalisation particuliers de la présente invention aient été illustrés et décrits, il est évident que divers autres changements et modifications peuvent être réalisés dans l’esprit et la portée de l'invention. Le présent texte est donc destiné à couvrir dans les revendications annexées toutes les modifications entrant dans le cadre de la présente invention.

Claims (10)

1. Multi-vitrage (1) adapté pour être monté dans un bâtiment, en façade et/ou en toiture, comprenant au moins un vitrage feuilleté extérieur (2) et un vitrage intérieur (3) séparés d’une lame de gaz (4) et destinés respectivement à être agencés vers l’extérieur et l’intérieur du bâtiment, ledit vitrage feuilleté extérieur (2) comprenant au moins un empilement électrochrome (7) et un intercalaire de feuilletage (5), préférentiellement en matériau polymère, encore préférentiellement en PVB, interposé entre un substrat transparent intérieur (6) et un substrat transparent extérieur (8) comprenant sur sa face extérieure un motif (9) texturé qui contraste avec un fond (10), ledit motif (9) étant caractérisé en ce que :
- chaque sous-ensemble dudit motif (9) est séparé d’un sous-ensemble adjacent d’une distance inférieure à 10,16 cm, préférentiellement inférieure à 5,08 cm,
- ledit motif (9) présente par rapport au fond (10) un score de visibilité « SCORE » supérieur ou égale à 0, et qui satisfait l’équation :
SCORE = 0.85*ΔS + 0.15* ΔL
Où ΔS est le contraste chromatique et satisfait l’équation [Math. 1]
Où “wi” est la fraction de Weber représentant la sensibilité d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau,
Où “Δfi” est la différence de perception réelle entre ledit motif (X) et le fond (X),
Où « fi » satisfait l’équation :
fi = ln (Qi/Qi_ref)
où Qi est la réponse sensorielle d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau et satisfait l’équation [Math. 2]

Où « λ » est la longueur d’onde, « S » est le spectre considéré, « I » est l’illuminant D65 selon la norme EN410 qui décrit le spectre solaire moyen et « Ri » est le spectre de sensibilité dudit cône « i »,
Où « Qi_ref » correspond à « Qi » avec S égale à 1,
Où « ΔL » est le contraste achromatique et satisfait l’équation :
ΔL = Δf_achromatic/w_achromatic
Où « w_achromatic » est égale à 0,1 est la fraction de Weber représentant la sensibilité achromatique de la rétine d’un oiseau,
Où “ Δf_achromatic ” est la différence de perception réelle achromatique entre ledit motif et le fond,
Où « f_achromatic » satisfait l’équation : f_achromatic = ln (Q/Q_ref)
Où Q est la réponse sensorielle achromatique de la rétine d’un oiseau et satisfait l’équation [Math. 3]

Où « R » est le spectre de sensibilité achromatique,
Où « Q_ref » correspond à « Q » avec « S » égale à 1.
2. Multi-vitrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat transparent intérieur (6) est revêtu dudit empilement électrochrome (7), ledit empilement électrochrome étant préférentiellement au contact de ladite lame de gaz (4)
3. Multi-vitrage (1) selon l’une des revendication 1 et 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une couche réfléchissante (11) agencée entre le substrat transparent intérieur (6) et la face externe du substrat transparent extérieur (8).
4. Multi-vitrage (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une couche réfléchissante (11) est agencée sur la face interne du substrat transparent extérieur (8).
5. Multi-vitrage (1) selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite au moins une couche réfléchissante (11) est composée de nitrure de Silicium et/ou d’oxyde MOx (M= Si, Sn, Zn) et/ou de métal M (M=Ni, Cr, Ti, Ag)
6. Multi-vitrage (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fraction de Weber « wi » représentant la sensibilité d’un cône « i » de la rétine d’un oiseau est sélectionnée selon les valeurs spécifiques suivantes : W1 = 0,2 ; W2 = 0,14142 ; W3 = 0,14142 ; W4 = 0,1.
7. Multi-vitrage (1) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit motif (9) comprend des bandes ondulées ou rectilignes.
8. Multi-vitrage (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit motif (9) comprend des points.
9. Procédé comprenant une étape de fabrication d’un multi-vitrage (1) selon l’une des revendications 1 à 8.
10. Procédé comprenant une étape de montage en bâtiment, en façade et/ou en toiture, d’au moins un multi-vitrage (1) selon l’une des revendications 1 à 8.
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