WO2008043951A2 - Vitrage multiple a selectivite augmentee et utilisation d'un substrat pour realiser un tel vitrage - Google Patents

Vitrage multiple a selectivite augmentee et utilisation d'un substrat pour realiser un tel vitrage Download PDF

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WO2008043951A2
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Definitions

  • the present invention relates to a multiple glazing comprising at least one outer pane and an inner pane, the panes being separated by at least one insulating strip and said outer pane having an inner face in contact with the insulating strip.
  • the present invention thus relates to the field of glazing such as building glazing, intended to close a bay and thus ensure a separation between an outer space and an interior space, while allowing the passage of at least a portion of the light and in particular visible sunlight.
  • multiple glazing in the sense of the present invention, thus denotes a glazing unit comprising at least two panes, an outer pane and an inner pane, an insulating strip, constituted for example by an air knife, an space empty of air, or better still of a blade of inert gas, being disposed between these two panes, in contact at least with the inner face of the outer pane.
  • the blade is said to be "insulating" insofar as it can only conduct the heat very weakly by conduction. It is therefore not a solid or liquid material.
  • the multiple glazing thus constitutes a double glazing.
  • the insulating strip is itself divided into two independent parts by a window.
  • the glazing is then a triple glazing.
  • the panes in the sense of the present invention are generally monolithic panes each consisting of a sheet of solid material in particular glass, or even plastic. They can also be composite panes consisting of several sheets of glass, two sheets of glass being separated by a sheet of plastic material, to form a laminated pane.
  • a peripheral frame is further provided on the perimeter of the glazing, at least to maintain the insulating blade between the panes. This frame can also participate in the overall rigidity of the glazing.
  • the insulating blade has the effect of preventing the energy transfer between the two end windows by virtue of its heat conduction property extremely reduced.
  • the convection in this insulating blade is also extremely reduced.
  • a major problem posed by CS windows by absorption resides in the fact that the glass re-emits part of the energy that it absorbs in face 2, towards the insulating strip, in an isotropic manner, in the thermal infrared (length wave of the order of 10 microns). This problem is even more important for triple glazing because this retransmission to the first insulating strip from the outside can heat the blade and cause condensation on the next side in the direction of the interior, which is colder .
  • These windows have a thermal re-emission factor q! higher than the CS windows by reflection and thus the windows CS absorption usually have a solar factor higher than CS windows by reflection, even if their energy transmission is as good as that of the latter.
  • the object of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art by providing a multiple glazing integrating an outer window CS by absorption but having a thermal re-emission factor q ! lower, therefore a lower solar factor and therefore greater selectivity.
  • Another essential object of the invention is to achieve this result in a simple and inexpensive way.
  • the present invention thus relates in its broadest sense to a glazing unit according to claim 1.
  • This glazing comprises at least one outer pane and one inner pane, the panes being separated by at least one insulating strip and said outer pane having a face inner contact with the insulating strip, characterized in that said outer pane comprises an absorption solar control substrate, said inner face of the outer pane in contact with the insulating strip being coated with a stack of thin low-emissive layers.
  • the low-emissive thin layer stack located on the surface of the outer pane in contact with the insulating strip, in a position more inward than the absorbing means, limits the thermal re-emission of the substrate absorbing means. solar control by absorption towards the insulating blade and consequently inwards.
  • This reduction in retransmission causes a decrease in the thermal re-emission factor q! and thus a decrease in the solar factor of the glazing and consequently an increase in the selectivity of the glazing for a production cost lower than that of a CS glazing by reflection.
  • the selectivity obtained can even be better than that usually obtained by CS glazing by reflection, without the light transmission decreases.
  • the absorption solar control substrate preferably has:
  • a light transmission ratio T L in the visible on energy transmission TE such that: 1.5 ⁇ TL / TE ⁇ 2.8, or even 1.5 ⁇ TL / TE ⁇ 2.8 and more preferably 1.8 ⁇ T L / T E ⁇ 2.8, or even 1.8 ⁇ T L / T E ⁇ 2.8.
  • the low-emissive thin film stack preferably has: a selectivity corresponding to the ratio of the light transmission T L in the visible on the solar factor FS such that: T L / FS ⁇ 1.5, or even ⁇ 1, 5 and more preferably ⁇ 1, 4, and / or
  • the outer pane may have several alternative or cumulative configurations:
  • said outer pane is monolithic and said solar control substrate is a colored substrate in the mass;
  • said outer pane comprises an absorbent solar control coating comprising a stack of absorbent thin layers;
  • said outer pane comprises an absorbent coating comprising a dielectric matrix, said matrix incorporating metallic or semiconductor nano-cermets;
  • said outer pane is a composite pane.
  • said stack of absorbent thin layers preferably comprises at least one metal nitride-based absorbent functional layer such as niobium nitride.
  • said dielectric matrix is preferably framed by an underlying coating based on dielectric materials and an overlying coating based on dielectric materials.
  • the composite outer pane may comprise a colored interstage substrate and / or be electrochromic.
  • the low-emissive thin film stack is preferably a stack comprising a single silver reflective metallic functional layer, this functional layer being framed by an underlying coating based on dielectric materials and a overlying coating based on dielectric materials. It is thus inexpensive to manufacture.
  • said inner pane of the multiple glazing is preferably made of a clear substrate, so as not to unnecessarily penalize the light transmission in the visible glazing.
  • the multiple glazing unit according to the invention is a triple glazing unit whose insulating strip is divided into two independent parts by a window, consisting in particular of a clear substrate.
  • the present invention also relates to the use of an absorption solar control substrate according to the invention for producing an outer pane of a multiple glazing unit comprising at least this outer pane and an inner pane, the panes being separated by at least one insulating blade and said outer pane having an inner face in contact with the insulating blade, said inner face of the outer pane in contact with the insulating blade being coated with a low-emissive thin layer stack.
  • the selectivity gain obtained in double glazing or in triple glazing is between 10% and 50% of the selectivity of the double glazing or triple glazing respectively of identical structure comprising only the absorbent CS substrate uncoated layer stacking thin low-emissive.
  • FIG. 2 illustrates an example of the absorption of a CS substrate by absorption
  • FIG. 3 illustrates an example of reflection of a CS substrate by reflection
  • FIG. 4 illustrates an example of the absorption of a CS substrate by colored absorption in the mass and the absorption of a clear substrate
  • FIG. 5 illustrates an example of reflection of a low-emitting substrate by reflection
  • FIG. 6 illustrates an example of transmission of a CS substrate by colored absorption in the mass coated with a low-emissive stack
  • FIG. 7 illustrates a first exemplary embodiment of the invention with a colored monolithic CS substrate coated with a thin-emitting thin-film stack
  • FIG. 8 illustrates a second embodiment of the invention with a colored monolithic CS substrate coated with a CS stack by absorption under the low-emissive thin film stack
  • FIG. 9 illustrates a third exemplary embodiment of the invention with a colored monolithic CS substrate coated with a dielectric matrix absorbent coating under the low-emissive thin film stack
  • FIG. 10 illustrates a third exemplary embodiment of the invention with a multiple outer pane incorporating a colored CS substrate, the inner face of the outer pane being coated with a low-emissive thin film stack.
  • FIG. 1 illustrates the intensity of the solar spectrum expressed in normalized intensity (I) as a function of the wavelength ( ⁇ in nm).
  • the wavelength corresponding to the spectrum of visible light appears under the abscissa line in the form of a rectangle whose interior is undulating.
  • FIG 1 also appears in the form of a dotted line the effect provided by an ideal solar control glazing such as the skilled person might wish to have.
  • This solar control glazing lets all the intensity of the waves in the visible area but prevents all infrared, both near and far, from entering the interior.
  • CS solar control glass
  • These windows are usually the outer panes of solar control glazing.
  • FIG. 2 illustrates a measurement diagram of the absorption coefficient, in% as a function of the wavelength ( ⁇ in nm), of a CS substrate by known absorption, in this case that of the substrate marketed under the name Cool Lite ST by the SAINT-GOBAIN GLASS company, 6 mm thick, mounted in double glazing in combination with a clear 6 mm inner pane, these windows being separated by an insulating blade with 90% argon / 10 g air a thickness of 15 mm.
  • This substrate of the outer pane is coated with an absorbent coating comprising an absorbent thin-film stack comprising an absorbent functional layer based on niobium nitride framed by nitrided coatings.
  • the double glazing has a T E of about 37%, and a% of about 8.5% and therefore an FS of about 45.5%.
  • this substrate has the lowest possible absorption in the visible light field and the highest possible in the infrared, but this is not the case.
  • FIG. 3 illustrates a measurement diagram of the reflection coefficient, in% as a function of the wavelength ( ⁇ in nm), of a CS substrate by known reflection, in this case that of the substrate marketed under the name SKN 172 by the company SAINT-GOBAIN GLASS, a thickness of 6 mm, mounted in double glazing by association with a clear inner pane of 6 mm, these windows being separated by an insulating blade 90% argon / 10 d ' air with a thickness of 15 mm.
  • This substrate of the outer pane is coated with a reflective coating comprising a thin reflective layer stack comprising two reflective metallic silver-based functional layers, each functional layer being framed by an underlying coating based on dielectric materials, the occurrence of oxide, and an overlying coating based on dielectric materials, in this case oxide.
  • the double glazing has a T E of about 36%, and a% of about 4.5% and therefore an FS of about 40.5%, ultimately better than that of the absorbent substrate below, from about view of selectivity.
  • this substrate has the lowest possible reflection in the field of visible light and the highest possible in the infrared, but this is not the case.
  • FIG. 4 illustrates a measurement diagram of the reflection coefficient, in% as a function of the wavelength ( ⁇ in nm), firstly as a dotted line of a CS substrate by known absorption, in this case that of the substrate marketed under the name Parsol Green by the company SAINT-GOBAIN GLASS (hereinafter "PG") and on the other hand, for comparison, in full line, a clear substrate marketed under the name Planilux by the company SAINT-GOBAIN GLASS (hereinafter "PLX").
  • PG Parsol Green by the company SAINT-GOBAIN GLASS
  • PLX clear substrate marketed under the name Planilux by the company SAINT-GOBAIN GLASS
  • the present invention proposes that the external absorption solar control pane be coated, on its face in contact with the insulating blade, a stack of thin layers low-emissive in contact with the insulating blade.
  • FIG. 5 illustrates a measurement diagram of the reflection coefficient, in% as a function of the wavelength ( ⁇ in nm), of a low-emissive substrate by known reflection, in this case that of the substrate marketed under the denomination Planitherm Future Neutral by the company SAINT-GOBAIN GLASS (hereinafter "PLT"), of a thickness of 6 mm, mounted in double glazing by association with a clear inner pane of 6 mm, these windows being separated by a blade insulating material with 90% argon / 10 air thickness of 15 mm.
  • PKT SAINT-GOBAIN GLASS
  • the outer glass substrate is coated with a reflective coating comprising a thin reflective layer stack having a reflective metallic silver-based functional layer. It has the configuration similar to that of Example 4 of the European patent application EP 718 250, with in addition an upper mechanical protection coating.
  • Tables 1 to 3 below summarize the values measured for three examples of double glazing according to the invention, the outer pane has a thickness of 6 mm, the inner pane has a thickness of 6 mm, these windows being separated by a blade 15 mm insulation made of 90% argon and 10% air.
  • the last column of the table above corresponds to a configuration where the outer pane consists of a PG substrate on which the PLT low-emission stack has been deposited.
  • FIG. 6 illustrates a measurement diagram of the transmission coefficient, in% as a function of the wavelength ( ⁇ in nm), of this configuration.
  • the denomination "TSA4 +” designates a colored substrate of absorption solar control marketed by the company SAINT-GOBAIN SEKURIT, used in particular as a substrate for a motor vehicle.
  • H-Green designates a colored solar absorption absorption substrate marketed by the company SAINT-GOBAIN GLASS, used in particular as a substrate for building glazing.
  • a multiple glazing unit (10) comprises an outer pane (20) and an inner pane (40) separated by an insulating strip (30).
  • the incident solar radiation is represented by the double arrow to the left of the glazing.
  • the glazing thus has four faces, numbered 1 to 4 from the outside to the inside and the insulating strip is in contact with the faces 2 and 3.
  • the outer pane (20) consists of a solar absorption substrate (22) by colored absorption in the mass PG, this substrate being coated on its inner face 2 with a low-emissive thin-film stack (29) PLT.
  • the PLT stack with a single functional layer based on silver makes it possible to obtain a low-emissive character sufficient to greatly reduce the energy retransmission of the CS substrate by absorption.
  • the light transmission of the 4 th column of solution is high and is not greatly affected by the deposition of the low-emissivity stack because it is neutral in the portion of the visible spectrum.
  • the energy transmission is mainly limited by the CS substrate by absorption.
  • the solar factor and selectivity are as good as, or even slightly improved, compared to those of a glazing incorporating a CS stack reflection based SKN- 172 (column 3) which comprise two metallic functional layers based 'money.
  • the solution according to the 5 th column costs also cheaper to manufacture than that according to the 3rd column.
  • Another solution consists, as illustrated in FIG. 8, in using a solar control substrate (22) coated with an absorbing coating comprising a stack of thin absorbing layers (24), in particular a thin absorbing layer stack (24) comprising at least one less an absorbent functional layer based on metal nitride such as niobium nitride, such as for example a stack of the Cool Lite ST type.
  • the absorbent thin film stack (24) is deposited on a PG-type colored substrate, but it could quite well be deposited on a PLX-type clear substrate.
  • Another solution consists, as illustrated in FIG. 9, in using a solar control substrate (22) coated with an absorbing coating comprising a dielectric matrix (26), said matrix incorporating metal or semiconductor nano-cermets, in order to allow a very selective absorption in the near-IR by plasmon resonance effect, with an adjustable wavelength peak depending on the material.
  • nano-cermets of ITO deposited in a dielectric matrix this matrix being moreover, preferably, framed by an underlying coating based on dielectric materials and an overlying coating on base of dielectric materials.
  • the absorbent coating comprising a dielectric matrix (26) is deposited on a colored substrate of the PG type, but it could quite be deposited on a clear substrate of the PLX type.
  • FIG. 10 Another solution consists, as illustrated in FIG. 10, in using a composite outer pane (20), constituted here of a laminated pane comprising two glass sheets separated by a substrate (28) inserted between them.
  • a composite outer pane (20) constituted here of a laminated pane comprising two glass sheets separated by a substrate (28) inserted between them.
  • the intermediate substrate (28) is made of PVB and is colored in the mass.
  • the glazing thus has six faces, numbered from 1 to 6 from the outside to the inside, the interstitial substrate (28) colored in the mass is in contact with the faces 2 and 3 and the insulating blade (30) is in contact with the faces 4 and 5.
  • Another solution consists in using an electrochromic composite outer pane consisting of a laminated pane comprising two glass sheets separated by a spacer substrate (28), an electrochromic system being interposed between the substrate and the second pane on leaving from the outside.
  • the electrochromic system when the electrochromic system is in color mode, it absorbs a part of the incident radiation and the low-emissive stack prevents the retransmission to the insulating strip of a portion of the energy absorbed by the coating and thus prevents the re-emission of this energy inward.

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Abstract

L'invention se rapporte à un vitrage multiple (10) comportant au moins une vitre extérieure (20) et une vitre intérieure (40), les vitres étant séparées par au moins une lame isolante (30) et ladite vitre extérieure (20) présentant une face intérieure en contact avec la lame isolante (30), caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) comporte un substrat de contrôle solaire parabsorption, ladite face intérieure de la vitre extérieure (20) en contact avec la lame isolante (30) étant revêtu d un empilement de couches minces bas-émissif (29).

Description

VITRAGE MULTIPLE A SELECTIVITE AUGMENTEE ET UTILISATION D'UN SUBSTRAT POUR REALISER UN TEL VITRAGE
La présente invention se rapporte à un vitrage multiple comportant au moins une vitre extérieure et une vitre intérieure, les vitres étant séparées par au moins une lame isolante et ladite vitre extérieure présentant une face intérieure en contact avec la lame isolante.
La présente invention se rapporte ainsi au domaine des vitrages tels que les vitrages de bâtiments, destinés à fermer une baie et à assurer ainsi une séparation entre un espace extérieur et un espace intérieur, tout en permettant le passage d'au moins une partie de la lumière et en particulier de la lumière solaire visible.
L'expression « vitrage multiple » au sens de la présente invention, désigne ainsi un vitrage comportant au moins deux vitres, une vitre extérieure et une vitre intérieure, une lame isolante, constituée par exemple d'une lame d'air, d'un espace vide d'air, ou mieux encore d'une lame de gaz inerte, étant disposée entre ces deux vitres, en contact au moins avec la face intérieure de la vitre extérieure.
La lame est dite « isolante » dans la mesure où elle ne peut conduire que très faiblement la chaleur par conduction. Il ne s'agit donc pas d'un matériau solide ou liquide.
Si cette lame isolante est également en contact avec la face intérieure de la vitre intérieure, le vitrage multiple constitue ainsi un double vitrage.
Toutefois, il est également possible que la lame isolante soit elle-même divisée en deux parties indépendantes par une vitre. Le vitrage est alors un triple vitrage. Les vitres au sens de la présente invention sont en général des vitres monolithiques constituées chacune d'une feuille de matière solide en particulier en verre, voire en matière plastique. Elles peuvent aussi être des vitres composites constituées de plusieurs feuilles de verre, deux feuilles de verre étant séparées par une feuille de matière plastique, pour former une vitre feuilletée. Pour la réalisation du vitrage selon l'invention un cadre périphérique est en outre prévu sur le pourtour du vitrage, au moins pour maintenir la lame isolante entre les vitres. Ce cadre peut en outre participer à la rigidité générale du vitrage.
Il est connu dans l'art antérieur de réaliser des vitrages multiples sans isolation thermique renforcée. Dans ce cas, la lame isolante a pour effet d'empêcher le transfert énergétique entre les deux vitres extrêmes grâce à sa propriété de conduction thermique extrêmement réduite. En outre, la convection dans cette lame isolante est également extrêmement réduite.
Toutefois, pour réduire la pénétration des radiations thermiques solaires et en particulier le proche infrarouge vers l'intérieur, l'homme du métier sait réaliser des vitrages multiples dits « de contrôle solaire » dont la vitre extérieure est pourvue sur sa face tournée vers la lame isolante d'un empilement de couches minces qui laisse passer la lumière visible pour l'essentiel et bloque pour partie les infrarouges proche en face 2 du vitrage (la face 1 étant la face de la vitre extérieure en contact avec l'extérieur).
L'homme du métier connaît deux types de vitres de contrôle solaire (CS) : les vitres CS par absorption et les vitres CS par réflexion.
Un problème majeur posé par les vitres CS par absorption réside dans le fait que la vitre réémet une partie de l'énergie qu'elle absorbe en face 2, vers la lame isolante, d'une manière isotrope, dans l'infrarouge thermique (longueur d'onde de l'ordre de 10 μm). Ce problème est d'autant plus important pour les triples vitrages car cette réémission vers la première lame isolante en partant de l'extérieur peut échauffer cette lame et provoquer de la condensation sur la face suivante en direction de l'intérieur, qui est plus froide.
Ces vitres ont un facteur de réémission thermique q! plus élevé que les vitres CS par réflexion et de ce fait les vitres CS par absorption présentent en général un facteur solaire plus élevé que les vitres CS par réflexion, même si leur transmission énergétique est aussi bonne que celle de ces dernières.
Le but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un vitrage multiple intégrant une vitre extérieure CS par absorption mais présentant un facteur de réémission thermique q! moins élevé, donc un facteur solaire moins élevé et par conséquent une sélectivité plus grande.
Un autre but essentiel de l'invention est de parvenir à ce résultat d'une manière simple et peu onéreuse.
La présente invention se rapporte ainsi dans son acception la plus large à un vitrage selon la revendication 1. Ce vitrage comporte au moins une vitre extérieure et une vitre intérieure, les vitres étant séparées par au moins une lame isolante et ladite vitre extérieure présentant une face intérieure en contact avec la lame isolante, caractérisé en ce que ladite vitre extérieure comporte un substrat de contrôle solaire par absorption, ladite face intérieure de la vitre extérieure en contact avec la lame isolante étant revêtu d'un empilement de couches minces bas-émissif. Ainsi, l'empilement de couches minces bas-émissif situé à la surface de la vitre extérieure en contact avec la lame isolante, dans une position de fait plus à l'intérieur que les moyens absorbants, limite la réémission thermique des moyens absorbants du substrat de contrôle solaire par absorption vers la lame isolante et par conséquent vers l'intérieur.
Cette diminution de la réémission provoque une diminution du facteur de réémission thermique q! et ainsi une diminution du facteur de solaire du vitrage et par voie de conséquence une augmentation de la sélectivité du vitrage pour un coût de production moins élevé que celui d'un vitrage CS par réflexion. La sélectivité obtenue peut même être meilleure que celle habituellement obtenue par les vitrages CS par réflexion, sans que la transmission lumineuse ne diminue pour autant.
Le substrat de contrôle solaire par absorption présente, de préférence :
- une émissivité normale > à 75 %, voire > 75 % et de préférence encore > 80 % voire > 80 %, et/ou
- un rapport transmission lumineuse TL dans le visible sur transmission énergétique TE tel que : 1,5 < TL / TE ≤ 2,8, voire 1,5 < TL / TE < 2,8 et de préférence encore 1,8 < TL / TE < 2,8, voire 1,8 < TL / TE < 2,8.
L'empilement de couches minces bas-émissif présente, de préférence : - une sélectivité correspondant au rapport de la transmission lumineuse TL dans le visible sur le facteur solaire FS tel que : TL / FS < 1,5, voire < 1,5 et de préférence encore < 1 ,4, et/ou
- une transmission lumineuse TL dans le visible sur substrat clair de 6 mm > 70 %, voire > 70 % et de préférence encore > 75 %, voire > 75 % et/ou - un facteur solaire FS > 50 %, voire > 50 % et de préférence encore > 55 %, voire > 55 %.
Selon l'invention, la vitre extérieure peut présenter plusieurs configurations alternatives ou cumulatives :
Dans une première variante, ladite vitre extérieure est monolithique et ledit substrat de contrôle solaire est un substrat coloré dans la masse ;
Dans une seconde variante, ladite vitre extérieure comporte un revêtement de contrôle solaire absorbant comportant un empilement de couches minces absorbant ; Dans une troisième variante, ladite vitre extérieure comporte un revêtement absorbant comportant une matrice diélectrique, ladite matrice incorporant des nano-cermets métalliques ou semi-conducteurs ;
Dans une quatrième variante, ladite vitre extérieure est une vitre composite. Dans la seconde variante, ledit empilement de couches minces absorbant comporte, de préférence, au moins une couche fonctionnelle absorbante à base de nitrure métallique tel que le nitrure de niobium.
Dans la troisième variante, ladite matrice diélectrique est, de préférence, encadrée par un revêtement sous-jacent à base de matériaux diélectriques et un revêtement sus-jacent à base de matériaux diélectriques.
Dans la quatrième variante, la vitre extérieure composite peut comporter un substrat intercalaire coloré dans la masse et/ou être électrochrome.
Par ailleurs, l'empilement de couches minces bas-émissif est, de préférence, un empilement comportant une seule couche fonctionnelle métallique réfléchissante à base d'argent, cette couche fonctionnelle étant encadrée par un revêtement sous-jacent à base de matériaux diélectriques et un revêtement sus-jacent à base de matériaux diélectriques. Il est ainsi peu onéreux à fabriquer.
En outre, ladite vitre intérieure du vitrage multiple est, de préférence, constituée d'un substrat clair, afin de ne pas pénaliser inutilement la transmission lumineuse dans le visible du vitrage.
Dans une variante, le vitrage multiple selon l'invention est un triple vitrage dont la lame isolante est divisée en deux parties indépendantes par une vitre, constituée notamment d'un substrat clair.
La présente invention se rapporte aussi à l'utilisation d'un substrat de contrôle solaire par absorption conformément à l'invention pour réaliser une vitre extérieure d'un vitrage multiple comportant au moins cette vitre extérieure et une vitre intérieure, les vitres étant séparées par au moins une lame isolante et ladite vitre extérieure présentant une face intérieure en contact avec la lame isolante, ladite face intérieure de la vitre extérieure en contact avec la lame isolante étant revêtu d'un empilement de couches minces bas-émissif.
Avantageusement, le gain de sélectivité obtenu en double vitrage ou en triple vitrage est compris entre 10 % et 50 % de la sélectivité du double vitrage ou respectivement du triple vitrage de structure identique comportant uniquement le substrat CS absorbant non revêtu de l'empilement de couches minces bas-émissif. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs et des figures ci-jointes :
• La figure 1 illustre le spectre solaire en intensité normalisée ;
• La figure 2 illustre un exemple de l'absorption d'un substrat CS par absorption ;
• La figure 3 illustre un exemple de la réflexion d'un substrat CS par réflexion ;
• La figure 4 illustre un exemple de l'absorption d'un substrat CS par absorption coloré dans la masse et de l'absorption d'un substrat clair ; « La figure 5 illustre un exemple de la réflexion d'un substrat bas-émissif par réflexion ;
• La figure 6 illustre un exemple de transmission d'un substrat CS par absorption coloré dans la masse revêtu d'un empilement bas-émissif ;
• La figure 7 illustre un premier exemple de réalisation de l'invention à substrat CS monolithique coloré revêtu d'un empilement de couches minces bas- émissif ;
• La figure 8 illustre un seconde exemple de réalisation de l'invention à substrat CS monolithique coloré revêtu d'un empilement CS par absorption sous l'empilement de couches minces bas-émissif ; • La figure 9 illustre un troisième exemple de réalisation de l'invention à substrat CS monolithique coloré revêtu d'un revêtement absorbant à matrice diélectrique sous l'empilement de couches minces bas-émissif ; et
• La figure 10 illustre un troisième exemple de réalisation de l'invention à vitre extérieure multiple intégrant un substrat CS coloré, la face intérieure de la vitre extérieure étant revêtu d'un empilement de couches minces bas-émissif.
Il est précisé que les proportions entre les divers éléments représentés ne sont pas respectées et le cadre périphérique du vitrage n'a pas été représenté dans les figures 7 à 10 afin d'en faciliter la lecture.
La figure 1 illustre l'intensité du spectre solaire exprimé en intensité normalisée (I) en fonction de la longueur d'onde (λ en nm).
La longueur d'onde correspondant au spectre de la lumière visible apparaît sous la ligne des abscisses sous la forme d'un rectangle dont l'intérieur est ondulé.
Sur cette figure 1 apparaît aussi sous la forme d'un trait pointillé l'effet procuré par un vitrage de contrôle solaire idéal tel que l'homme du métier pourrait souhaiter avoir. Ce vitrage de contrôle solaire laisse passer toute l'intensité des ondes dans le domaine du visible mais empêche tous les infrarouges, tant proches du visible que lointains, de pénétrer à l'intérieur.
Ce trait pointillé illustre ainsi la sélectivité idéale d'un vitrage.
Toutefois l'homme du métier sait que pour le moment aucun vitrage de contrôle solaire ne présente cette sélectivité.
Il sait que la sélectivité s = TL / FS, avec : la transmission lumineuse :
Figure imgf000007_0001
- λ étant la longueur d'onde dans le visible - le facteur solaire, FS = TE + % avec la transmission énergétique :
Figure imgf000007_0002
- λ étant la longueur d'onde dans l'infrarouge (proche et lointain) - le facteur de réémission thermique q! étant fonction de l'absorption et de l'émissivité
S étant le spectre solaire T la transmittance du vitrage et V la sensibilité de l'oeil humain.
L'homme du métier connaît actuellement deux types de vitres de contrôle solaire (CS) : les vitres CS par absorption et les vitres CS par réflexion.
Ces vitres sont en général les vitres extérieures des vitrages de contrôle solaire.
La figure 2 illustre un diagramme de mesure du coefficient d'absorption, en % en fonction de la longueur d'onde (λ en nm), d'un substrat CS par absorption connu, en l'occurrence celui du substrat commercialisé sous la dénomination Cool Lite ST par la société SAINT-GOBAIN GLASS, d'une épaisseur de 6 mm, monté en double vitrage par association avec une vitre intérieure claire de 6 mm, ces vitres étant séparées par une lame isolante à 90 % d'argon/10 d'air d'une épaisseur de 15 mm.
Ce substrat de la vitre extérieure est revêtu d'un revêtement absorbant comportant un empilement de couches minces absorbant comporte une couche fonctionnelle absorbante à base de nitrure de niobium encadré par des revêtements nitrurés.
Le double vitrage présente une TE d'environ 37 %, et une % d'environ 8,5 % et par conséquent un FS d'environ 45,5 %. L'idéal serait que ce substrat présente l'absorption la plus basse possible dans le domaine de la lumière visible et la plus haute possible dans l'infrarouge, mais ce n'est pas le cas.
La figure 3 illustre un diagramme de mesure du coefficient de réflexion, en % en fonction de la longueur d'onde (λ en nm), d'un substrat CS par réflexion connu, en l'occurrence celui du substrat commercialisé sous la dénomination SKN 172 par la société SAINT-GOBAIN GLASS, d'une épaisseur de 6 mm, monté en double vitrage par association avec une vitre intérieure claire de 6 mm, ces vitres étant séparées par une lame isolante à 90 % d'argon/10 d'air d'une épaisseur de 15 mm.
Ce substrat de la vitre extérieure est revêtu d'un revêtement réfléchissant comportant un empilement de couches minces réfléchissant comportant deux couches fonctionnelles métalliques réfléchissantes à base d'argent, chaque couche fonctionnelle étant encadrée par un revêtement sous-jacent à base de matériaux diélectriques, en l'occurrence d'oxyde, et un revêtement sus-jacent à base de matériaux diélectriques, en l'occurrence d'oxyde. Le double vitrage présente une TE d'environ 36 %, et une % d'environ 4,5 % et par conséquent un FS d'environ 40,5 %, finalement meilleur que celui du substrat absorbant ci-dessous, du point de vue de la sélectivité.
L'idéal serait que ce substrat présente la réflexion la plus basse possible dans le domaine de la lumière visible et la plus haute possible dans l'infrarouge, mais ce n'est pas le cas.
La figure 4 illustre un diagramme de mesure du coefficient de réflexion, en % en fonction de la longueur d'onde (λ en nm), d'une part en trait pointillé d'un substrat CS par absorption connu, en l'occurrence celui du substrat commercialisé sous la dénomination Parsol Green par la société SAINT-GOBAIN GLASS (ci-après « PG ») et d'autre part, pour comparaison, en trait plein, d'un substrat clair commercialisé sous la dénomination Planilux par la société SAINT-GOBAIN GLASS (ci-après « PLX »).
Pour éviter que dans un vitrage une vitre extérieure CS réémette une partie de l'énergie qu'elle absorbe vers la lame isolante, la présente invention propose ainsi que la vitre extérieure de contrôle solaire par absorption soit revêtue, sur sa face en contact avec la lame isolante, d'un empilement de couches minces bas-émissif en contact avec la lame isolante.
Ce faisant, la réémission vers la lame isolante est réduite, le facteur de réémission thermique est ainsi réduit et le facteur solaire est alors diminué, ce qui tend à augmenter la sélectivité à transmission lumineuse identique.
La figure 5 illustre un diagramme de mesure du coefficient de réflexion, en % en fonction de la longueur d'onde (λ en nm), d'un substrat bas-émissif par réflexion connu, en l'occurrence celui du substrat commercialisé sous la dénomination Planitherm Futur Neutre par la société SAINT-GOBAIN GLASS (ci-après « PLT »), d'une épaisseur de 6 mm, monté en double vitrage par association avec une vitre intérieure claire de 6 mm, ces vitres étant séparées par une lame isolante à 90 % d'argon/10 d'air d'une épaisseur de 15 mm..
Le substrat de la vitre extérieure est revêtu d'un revêtement réfléchissant comportant un empilement de couches minces réfléchissant comportant une couche fonctionnelle métallique réfléchissante à base d'argent. Il présente la configuration similaire à celle de l'exemple 4 de la demande de brevet européen EP 718 250, avec en plus un revêtement supérieur de protection mécanique.
Les tableaux 1 à 3 ci-après récapitulent les valeurs mesurées pour trois exemples de doubles vitrages selon l'invention dont la vitre extérieure présente une épaisseur de 6 mm, la vitre intérieure présente une épaisseur de 6 mm, ces vitres étant séparées par une lame isolante de 15 mm constituée à 90 % d'argon et 10 % d'air.
Figure imgf000010_0001
Tableau 1
La dernière colonne du tableau ci-dessus correspond à une configuration où la vitre extérieure est constituée d'un substrat PG sur lequel l'empilement bas-émissif PLT a été déposé.
La figure 6 illustre un diagramme de mesure du coefficient de transmission, en % en fonction de la longueur d'onde (λ en nm), de cette configuration.
Figure imgf000010_0002
Tableau 2
Figure imgf000010_0003
Figure imgf000011_0001
Tableau 3
La dénomination « TSA4+ » désigne un substrat coloré de contrôle solaire par absorption commercialisé par la société SAINT-GOBAIN SEKURIT, utilisé en particulier comme substrat pour véhicule automobile.
La dénomination « H-Green » désigne un substrat coloré de contrôle solaire par absorption commercialisé par la société SAINT-GOBAIN GLASS, utilisé en particulier comme substrat pour vitrage de bâtiment.
Cette configuration des trois exemples ci-dessus est, par ailleurs, illustrée en figure 7.
Sur cette figure, un vitrage multiple (10) comporte une vitre extérieure (20) et une vitre intérieure (40) séparées par une lame isolante (30). Le rayonnement solaire incident est représenté par la double flèche à gauche du vitrage.
Le vitrage présente ainsi quatre faces, numérotées de 1 à 4 en partant de l'extérieur vers l'intérieur et la lame isolante est en contact avec les faces 2 et 3.
La vitre extérieure (20) est constituée d'un substrat (22) de contrôle solaire par absorption coloré dans la masse PG, ce substrat étant revêtu sur sa face intérieure 2 d'un empilement de couches minces bas-émissif (29) PLT.
La sélectivité obtenue avec cette solution est bien meilleure que celle du double- vitrage à base de CS par absorption (2e colonne).
L'empilement PLT à une seule couche fonctionnelle à base d'argent permet d'obtenir un caractère bas-émissif suffisant pour diminuer fortement la réémission énergétique du substrat CS par absorption.
La transmission lumineuse de la solution de la 4e colonne est élevée et n'est pas très altérée par le dépôt de l'empilement bas-émissif car ce dernier est très neutre dans la partie du spectre visible. La transmission énergétique est principalement limitée par le substrat CS par absorption. Le facteur solaire et la sélectivité sont ainsi aussi bons, voir même légèrement améliorés, par rapport à ceux d'un vitrage intégrant un empilement CS par réflexion à base de SKN- 172 (3e colonne) qui comportent deux couches fonctionnelles métalliques à base d'argent. La solution selon la 5e colonne coûte par ailleurs moins cher à fabriquer que celle selon la 3e colonne.
Une autre solution consiste, comme illustré en figure 8, à utiliser un substrat (22) de contrôle solaire revêtu d'un revêtement absorbant comportant un empilement de couches minces absorbant (24), notamment un empilement de couches minces absorbant (24) comportant au moins une couche fonctionnelle absorbante à base de nitrure métallique tel que le nitrure de niobium, comme par exemple un empilement du type Cool Lite ST. Dans la configuration illustrée, l'empilement de couches minces absorbant (24) est déposé sur un substrat coloré du type PG, mais il pourrait tout à fait être déposé sur un substrat clair du type PLX.
Une autre solution consiste, comme illustré en figure 9, à utiliser un substrat (22) de contrôle solaire revêtu d'un revêtement absorbant comportant une matrice diélectrique (26), ladite matrice incorporant des nano-cermets métalliques ou semi-conducteurs, afin de permettre de réaliser une absorption très sélective dans le proche-IR par effet de résonance plasmon, avec un pic ajustable en longueur d'onde en fonction du matériau.
Il est ainsi possible d'utiliser par exemple des nano-cermets d'ITO déposées dans une matrice diélectrique, cette matrice étant par ailleurs, de préférence, encadrée par un revêtement sous-jacent à base de matériaux diélectriques et un revêtement sus- jacent à base de matériaux diélectriques.
Dans la configuration illustrée en figure 9, le revêtement absorbant comportant une matrice diélectrique (26) est déposé sur un substrat coloré du type PG, mais il pourrait tout à fait être déposé sur un substrat clair du type PLX.
Une autre solution consiste, comme illustré en figure 10, à utiliser une vitre extérieure (20) composite, constituée ici d'une vitre feuilletée comportant deux feuilles de verre séparées par un substrat (28) intercalaire.
Ici, le substrat (28) intercalaire est en PVB et est coloré dans la masse.
Le vitrage présente ainsi six faces, numérotées de 1 à 6 en partant de l'extérieur vers l'intérieur, le substrat intercalaire (28) coloré dans la masse est en contact avec les faces 2 et 3 et la lame isolante (30) est en contact avec les faces 4 et 5.
Une autre solution, non illustrée, consiste à utiliser une vitre extérieure composite électrochrome, constituée d'une vitre feuilletée comportant deux feuilles de verre séparées par un substrat (28) intercalaire, un système électrochrome étant intercalé entre le substrat et la seconde vitre en partant de l'extérieur. Dans ce cas, lorsque le système électrochrome est en mode coloré, il absorbe une partie du rayonnement incident et l'empilement bas-émissif empêche la réémission vers la lame isolante d'une partie de l'énergie absorbée par le revêtement et donc empêche la réémission de cette énergie vers l'intérieur.
La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet tel que défini par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vitrage multiple (10) comportant au moins une vitre extérieure (20) et une vitre intérieure (40), les vitres étant séparées par au moins une lame isolante (30) et ladite vitre extérieure (20) présentant une face intérieure en contact avec la lame isolante (30), caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) comporte un substrat de contrôle solaire par absorption, ladite face intérieure de la vitre extérieure (20) en contact avec la lame isolante (30) étant revêtu d'un empilement de couches minces bas- émissif (29).
2. Vitrage multiple (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat de contrôle solaire par absorption présente un rapport transmission lumineuse TL dans le visible sur transmission énergétique TE tel que : 1,5 < TL / TE ≤ 2,8.
3. Vitrage multiple (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit substrat de contrôle solaire par absorption présente une émissivité normale supérieure ou égale à 75 %.
4. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit empilement de couches minces bas- émissif (29) présente une sélectivité correspondant au rapport de la transmission lumineuse TL dans le visible sur le facteur solaire FS tel que : TL / FS < 1,5.
5. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit empilement de couches minces bas- émissif (29) présente une transmission lumineuse TL dans le visible sur substrat clair de 6 mm > 70 %.
6. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit empilement de couches minces bas- émissif (29) présente un facteur solaire FS > 50 %.
7. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) est monolithique et ledit substrat de contrôle solaire est un substrat (22) coloré dans la masse.
8. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) comporte un revêtement de contrôle solaire absorbant comportant un empilement de couches minces absorbant (24).
9. Vitrage multiple (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit empilement de couches minces absorbant (24) comporte au moins une couche fonctionnelle absorbante à base de nitrure métallique tel que le nitrure de niobium.
10. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) comporte un revêtement absorbant comportant une matrice diélectrique (26), ladite matrice incorporant des nano-cermets métalliques ou semi-conducteurs.
11. Vitrage multiple (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite matrice diélectrique (26) est encadrée par un revêtement sous-jacent à base de matériaux diélectriques et un revêtement sus-jacent à base de matériaux diélectriques.
12. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) est une vitre composite comportant un substrat (28) intercalaire coloré dans la masse.
13. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 12, caractérisé en ce que ladite vitre extérieure (20) est une vitre composite électrochrome.
14. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit empilement de couches minces bas- émissif (29) est un empilement comportant une couche fonctionnelle métallique réfléchissante à base d'argent, cette couche fonctionnelle étant encadrée par un revêtement sous-jacent à base de matériaux diélectriques et un revêtement sus-jacent à base de matériaux diélectriques.
15. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite vitre intérieure (40) est constituée d'un substrat clair.
16. Vitrage multiple (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame isolante est divisée en deux parties indépendantes par une vitre, constituée notamment d'un substrat clair.
17. Utilisation d'un substrat de contrôle solaire par absorption pour réaliser une vitre extérieure (20) d'un vitrage multiple (10) comportant au moins cette vitre extérieure (20) et une vitre intérieure (40), les vitres étant séparées par au moins une lame isolante (30) et ladite vitre extérieure (20) présentant une face intérieure en contact avec la lame isolante (30), ladite face intérieure de la vitre extérieure (20) en contact avec la lame isolante (30) étant revêtu d'un empilement de couches minces bas- émissif (29).
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