Les contrastes de couleurs marqués, bien qu'esthétiquement recherchés dans l'architecture contemporaine, peuvent poser des problèmes techniques importants. Plusieurs styles de plus en plus répandus consistent à choisir des revêtements de couleurs pâles agrémentés d’accents noirs, notamment pour les portes, les encadrements de fenêtres ou la toiture.
Cependant, même si l’effet esthétique peut être réussi, ce choix de matériaux foncés peut poser un défi en lien avec la chaleur et la dilatation thermique. Le mauvais ajustement des fenêtres en PVC noir constitue d’ailleurs la réclamation la plus fréquente au Québec auprès de la Garantie de construction résidentielle (GCR) et la quatrième en termes de coût pour l’organisme. La GCR est un organisme à but non lucratif dont la mission est d’administrer le plan de garantie des bâtiments résidentiels neufs et d'assurer la protection des acheteurs pour l’ensemble du territoire québécois.
Lors du choix des fenêtres, il est important de tenir compte de la couleur de la fenêtre et des particularités requises pour les fenêtres noires en PVC. Avant d’opter pour des matériaux foncés, il est important de bien comprendre ces enjeux; un sujet que nous abordons ici en détail.
Dilatation thermique des matériaux foncés : de quoi parle-t-on?
La dilatation thermique est un phénomène physique selon lequel les matériaux se dilatent (grandissent légèrement) lorsqu’ils sont exposés à la chaleur, et se contractent (rétrécissent) lorsqu’ils refroidissent.
Cet effet de dilation thermique est plus prononcé avec les matériaux foncés. Le noir ou les couleurs très foncées absorbent beaucoup plus de chaleur, puisque le rayonnement infrarouge solaire est davantage absorbé par les matériaux foncés. Plus le matériau est noir, plus il prendra de l’expansion lorsqu’il est exposé à la chaleur. Lorsqu’il fait froid, le matériau se contracte.
Ce phénomène ne pose pas nécessairement problème avec tous les matériaux foncés. Le plastique PVC ou le métal sont les matériaux qui réagissent le plus à la dilatation et qui sont les plus susceptibles de créer des problèmes.
Le contraste prononcé entre des matériaux foncés et clairs peut entraîner une dilatation inégale en raison des différences d’absorption thermique. Ces variations créent des tensions dans l’enveloppe du bâtiment, pouvant mener à des bris prématurés, des fissures ou même des infiltrations d’eau. Ainsi, si ce choix esthétique offre un rendu visuel saisissant, il peut aussi constituer un facteur aggravant pour la durabilité de la construction, particulièrement pour les façades qui reçoivent un rayonnement solaire direct.
Cadres de fenêtres en PVC noirs : effets esthétiques vs contraintes physiques
Les fenêtres avec cadre noir à l’extérieur sont choisies pour leurs avantages esthétiques, puisqu’ils ajoutent un cachet intéressant au bâtiment. Cependant, ce choix de fenêtres peut créer des problèmes structurels au niveau du cadre des fenêtres, plus particulièrement si elles sont en PVC, c’est-à-dire en plastique.
Le phénomène de dilatation et de contraction, particulièrement prononcé avec le PVC noir, peut entraîner un déplacement des cadres de fenêtres par rapport à la structure rigide des murs. Cela augmente considérablement le risque de fissures, d’infiltrations d’eau, de courants d’air, ainsi que de déformation ou de désalignement de la fenêtre par rapport à la portion intérieure du même châssis de fenêtre. Quelles en sont les conséquences possibles? Apparition de moisissure, dégradation de la structure (jusqu’à la pourriture), perte d’étanchéité, frais de réparation et hausse des dépenses de chauffage. Les coûts de correction de ces problèmes sont parmi les plus élevés des réclamations à la GCR.
Par contre, une fenêtre en PVC de couleur blanche ou pâle ne poserait pas de problème, puisque les couleurs pales n’absorbent pas beaucoup d’infrarouge. Dans ce cas, l’effet de dilation ne se produit alors pas vraiment. Il y a donc une différence importante en termes de performance entre les fenêtres blanches et les noires.
Toitures métalliques noires : élégantes, mais à surveiller
Les toitures métalliques noires sont aussi propices à subir ce phénomène de dilatation thermique, mais les conséquences de celles-ci sont drastiquement moins problématiques, puisque cela n’atteint généralement pas l’intégrité de la structure de toiture.
Types de matériaux concernés
Les bardeaux d’asphalte foncés absorbent plus intensément la chaleur, ce qui accélère leur dégradation et réduit leur durée de vie. Les rayons UV demeurent d’ailleurs le principal facteur de détérioration des produits composés de goudron ou d’élastomère.
Les membranes foncées utilisées sur les toits plats présentent les mêmes inconvénients. Pour cette raison, les toits plats sont d’ailleurs désormais recouverts de membranes de couleur pâle, afin de réduire l’accumulation de chaleur en milieu urbain.
En ce qui concerne les métaux peints en noir, comme un toit métallique, leur forte absorption des infrarouges augmente la température des surfaces, ce qui exerce davantage de stress sur les fixations (vis, attaches, etc.) et accélère leur détérioration.
Comportement au soleil et en période de chaleur
Une toiture métallique peut produire du bruit lorsqu’elle se dilate sous l’effet du soleil. Toutefois, les désagréments liés aux toits métalliques noirs sont nettement moindres que ceux causés par les fenêtres en PVC noir. Le principal inconvénient demeure le bruit, qui, dans la plupart des cas, reste peu gênant. Ce type d’inconfort sonore se manifeste surtout dans les bâtiments anciens mal isolés.
Pour diminuer cet effet bruyant, il faut ajouter une bonne isolation dans l’entretoit : cela augmentera non seulement la valeur thermique, mais également l’effet d’insonorisation. Avec une fenêtre triple et une toiture isolée R-60, il n’y a généralement pas de soucis pour le bruit lié à l’expansion de la tôle ou le son de la pluie, surtout lorsque les fenêtres sont fermées.
Solutions pour limiter les effets négatifs des cadres noirs en PVC
Choix de matériaux adaptés et stabilisés
La problématique de gauchissement des fenêtres se produit surtout dans le cas de produit uniquement de PVC de couleur noir. Lorsque vous optez pour un cadre de fenêtre ou de porte noir, une option consiste à choisir un produit hybride : par exemple, un châssis en PVC ou en bois recouvert d’aluminium sur la face extérieure. Ce type de construction combine deux matériaux aux propriétés différentes : l’aluminium, exposé aux éléments, peut se dilater ou se contracter à un rythme différent de celui du châssis en bois ou en PVC situé à l’arrière. Toutefois, comme la structure est autoportante, le châssis reste stable, ce qui réduit ou élimine les effets indésirables. Le cadre de la fenêtre conserve ainsi sa stabilité. Dans la même lignée, une autre option plus rare est l’utilisation de bois recouvert de fibre de verre. Ces options offrent des alternatives au PVC pur, éliminant les problèmes de dilatation du cadre. Pour en savoir plus sur les différentes options de fenêtres, consultez cet article.
Une autre solution pour atténuer l’enjeu de dilatation est de choisir un cadre extérieur foncé, combiné à un cadre intérieur avec des couleurs plus pâles. Cela permet de garder une certaine stabilité dans la structure globale : la partie foncée bouge, alors que la partie intérieure pâle demeure plus stable. La pression exercée sur le système d’étanchéité en pourtour de la fenêtre est ainsi réduite.
Si vous êtes flexible dans le choix du design, nous conseillons tout simplement d’éviter le noir pour les cadres de fenêtres. En travaillant avec des matériaux plus pâles, vous serez assurés d’éviter une problématique, ainsi que bien du trouble!
Ventilation adéquate (sous la toiture, derrière les parements)
Lorsque les matériaux de toiture sont de couleur foncée, une bonne ventilation de l’entretoit devient encore plus essentielle, car cette zone peut rapidement atteindre des températures très élevées. Il est crucial de permettre à la chaleur accumulée de s’échapper, sans quoi des problèmes de condensation ou la formation de glace peuvent survenir. En effet, si l’entretoit devient trop chaud en raison de l’absorption de chaleur par la toiture foncée, l’air chaud peut entrer en contact avec les surfaces froides, provoquant du givre. Résultat : un problème supplémentaire à gérer.
Fixations et joints conçus pour les variations thermiques
Afin de stabiliser le cadre foncé de la fenêtre, un scellant chimique n’est pas suffisant, car il ne sera pas capable de suivre les mouvements des matériaux foncés. Il faut plutôt mettre des accroches mécaniques, auxquels la fenêtre viendra se fixer. Plus les couleurs du cadre de fenêtres en aluminium ou en PVC sont foncées, plus on doit mettre d’accroches. Il faut prévoir des joints d’expansion, soit des espaces suffisants lors de la pose autour d’une fenêtre en PVC. En effet, le PVC noir exposé au soleil se dilate considérablement, puis revient à sa taille initiale la nuit : cette expansion nécessite un espace et peut exercer une pression excessive sur les joints de silicone.
L’espace peut être géré en laissant 1 po tout autour entre le châssis de la fenêtre et du cadre de la charpente. Ensuite, le scellement du cadre de fenêtre peut se faire de l’intérieur avec un ruban adhésif pare-vapeur qui scelle le châssis avec le pare-vapeur des murs. L’isolation sur le pourtour de la fenêtre se fait en installant de l’isolant fibreux. Ainsi, le ruban qui étanchéise de l’intérieur reçoit moins de pression de l’expansion des matériaux sous la chauffe du soleil.
Installation professionnelle et adéquate pour les produits de PVC noirs
Pour éviter des problématiques en lien avec les matériaux foncés, il faut calculer son installation en conséquence et absolument appliquer toutes les bonnes pratiques par la GCR. En effet, le mauvais ajustement des fenêtres constitue la réclamation la plus fréquente auprès de la Garantie de construction résidentielle (GCR), principalement en raison du non-respect des spécificités propres aux fenêtres en PVC de couleur foncée.
Les cadres de fenêtres en PVC de couleur foncée doivent être installés en tenant compte d’une dilatation plus importante, ce qui exige de laisser un espace plus grand qu’à l’habitude.
Méthode de pose de fenêtres à cadre sombre (PVC noir)
Il est essentiel de maîtriser les tolérances dimensionnelles, en particulier pour les cadres de couleur foncée, en raison de leur coefficient de dilatation thermique plus élevé. Voici les recommandations pour la pose pouvant diminuer les risques dus aux effets de dilatation/contraction :
1. Préparation de l'ouverture
- Largeur de l'ouverture = Largeur du cadre + 3/4" à 1-1/2"
- côtés droit et gauche : 3/8" à 3/4" de chaque côté - Hauteur de l'ouverture = Hauteur du cadre + 1" à 1-3/4"
- haut : 1/2" à 1-1/4"
- bas : 1/2" à 7/8"
2. Calage et ancrage
- Cales d'appui :
- sous les jambages : max. 32" (tous matériaux)
- vis-à-vis les appuis du panneau de verre : max. 24" (PVC) - Ancrage : Réparti selon les préconisations du fabricant.
- Position des cales : Variable selon le mécanisme d'ouverture.
3. Vérifications géométriques
- Niveau : Tolérance A - B ≤ 1/16"
- Aplomb : Tolérance A - B ≤ 1/16"
- Périmètre extérieur du cadre : Vérifier l'équerrage aux points A, B, C, D.
4. Points de vigilance
- Nombre et disposition des cales : Respecter les espacements.
- Couleur des cadres : Les teintes sombres sont plus sensibles aux variations dimensionnelles.
- Aplomb : Essentiel pour assurer l'efficacité du drainage.
Outils et ressources
De plus, assurez-vous de bien ventiler l’entretoit, avec des soffites et des faites ventilés. Surveillez aussi le nombre et la disposition des cales et l’aplomb pour assurer l’efficacité du drainage.
Pour les finitions aluminées, pour les fascias par exemple, les installateurs doivent laisser une plus grande bande pour la dilation, afin qu’ils n’aient pas recours à des joints de scellant chimiques, mais plutôt à des accroches mécaniques.
Nos conseils sur les matériaux foncés
Les matériaux foncés, bien qu’élégants et modernes, comportent plusieurs risques liés à la dilatation thermique, particulièrement lorsqu’ils sont utilisés pour les cadres de fenêtres en PVC. L’exposition au soleil accentue l’expansion de ces matériaux, provoquant tensions, déplacements, fissures, infiltrations, voire des déformations qui peuvent nuire à la performance énergétique et à la durabilité du bâtiment.
Si vous êtes en processus de conception, évitez d’utiliser le noir pour vos contours de fenêtres, ou optez pour un matériau mieux adapté que le PVC, comme l’aluminium ou les systèmes hybrides.
Si vous avez déjà du PVC noir installé, assurez-vous qu’il a été posé avec les bonnes marges de dilatation et des ancrages appropriés pour éviter des effets indésirables à long terme.
Un contrôle de la ventilation, de l’isolation et des joints est également essentiel pour maintenir l’efficacité de l’enveloppe du bâtiment.
Adopter une approche éclairée dans le choix de vos matériaux, c’est investir dans la pérennité de votre habitation, sans compromettre son esthétique.
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Vous en savez maintenant plus sur l'expansion des matériaux extérieurs foncés. Trouvez plus de pages sur la construction durable ci-dessous et dans nos guides sur la construction écologique. |
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