Une fenêtre de toiture n'est pas une fenêtre verticale posée en pente. Elle reçoit la pluie de face, la neige en accumulation, le rayonnement solaire quasi perpendiculaire en été, et elle se situe au sommet du volume, là où l'air chaud s'accumule. Ces quatre contraintes cumulées en font le composant le plus sollicité de l'enveloppe et celui qui pardonne le moins une mise en œuvre approximative.
En contrepartie, elle apporte un éclairement naturel sans équivalent. À surface égale, une fenêtre de toit éclaire environ deux fois plus qu'une fenêtre verticale, parce qu'elle voit une portion de ciel beaucoup plus large. C'est ce qui rend des combles aménagés réellement habitables plutôt que simplement praticables, et ce qui justifie son coût malgré la complexité de pose.
La règle de dimensionnement usuelle retient une surface vitrée d'environ un sixième de la surface de plancher éclairée. En dessous, la pièce reste sombre en fond de volume ; au-dessus, le risque de surchauffe estivale et de déperdition hivernale progresse plus vite que le confort visuel gagné. Deux ouvertures moyennes réparties valent mieux qu'une grande ouverture unique.
Confort d'été : le vrai sujet
Sous une toiture, la température de l'air en été peut dépasser de plusieurs degrés celle du rez-de-chaussée. Une fenêtre de toit mal protégée transforme un comble en serre. Le store intérieur ne suffit pas : il arrête la lumière après que le rayonnement a traversé le vitrage et libéré sa chaleur dans la pièce. Seule une protection extérieure, store pare-soleil, volet roulant ou brise-soleil, intercepte l'énergie avant le vitrage.
L'isolation du rampant joue un rôle au moins aussi important. Une fenêtre de toit performante posée dans un rampant faiblement isolé ne produira jamais le confort attendu, ni en hiver ni en été. Le déphasage de l'isolant, c'est-à-dire le temps qu'il met à transmettre la chaleur, est ici plus déterminant que sa seule résistance thermique.