Brevet FR2287144A1 — publié le 19760430

La présente invention concerne les instruments du type chauffage permettant de faire, sans accessoire, le chauffage rapide de la pièce par convection en combinaison avec la surface rayonnante du sol. Dans des dispositifs connus de ce genre, ' étalement de la chaleur n'est pas parfait : assis-devant le poele,on a chaud du cdté du poêlez moins de l'autre, s'il est alimenté au mazout, il dégage de plus une odeur désagréable,.. De tels dispositifs ne sont valables que pour le chauffage dtune pièce; aussi le chauffage central moyen plus efficace de distribution de chaleur estil employé couramment par divers systèmes : à air chaud, à vapeur à I ou 2 tuyaux ou à eau chaude...On connait encore d'autres systèmes :- le chauffage électrique, les panneaux rayonnants, le chauffage solaire, le chauffage par la chaleur terrestre Dans le système à air chaud à circulation par gravité, les conduits passent à l'intérieur des cloisons et amènent l'air chaud dans les pièces par des grilles de sortie. L'air chaud su vue constamment et l'air plus frais qu'il déplace descend par gravité pour Btre réchauffé dans la cloche qui entoure la chaudière. Ce système perd de son efficacité lorsque les circuits sont trop longs; l'air chaud se refroidit sur le parcours et doit être réchauffé; à ce défaut s'ajoute le suivant : la vitesse de l'air trop forte à la sortie de la grille incommode les occupants. Dans le système de chauffage périmétrique, les sorties d'air chaud sont réparties dans différents endroits au bas des murs sur le pourtour de la pièce... trop espacées; il existe des zones froides et chaudes. Dans ěs grands immeubles, la source de chaleur est 1 l'eau chaude ou la vapeur. Dans les systèmes à vapeur, liteau est chauffée dans une chaudière placée soit au sous-sol, soit à niveau du sol où elle est transformée en vapeur et conduite vers les radiateurs placés dans les pièces de la maison ou de l'édifice. Les radiateurs chauds chauffent l'air par contact de l'air frais de la pièce sur les surfaces chaudes des radiateurs par rayonnement de la chaleur vers les parois et par convection. A tous ces systèmes de chauffage,à l'achat de l'appareil s'ajoute celui des accessoires et la pose laborieuse de ces derniers. rendant l'appareillage coûteux, aggravé encore par l'achat des feux d'appoint en prévision des coupures de courant électrique, la perte du local destiné à l'emplacement de la chaudière et du stock de combustible, la construction d'une cheminée imposante dépassant en hauteur ltédifice et supporter les inconvénients provoqués par les fumées nocives de mazout dégagées polluant et empuantant l'atmosphère, dégradnt les peintures des façades voi sines, 1 ltétanchéité des toitures-terrasses dont le revêtement est à base de résines synthétiques, et supporter le bruit du moteur. A ces inconvénients, s'ajoute l'étalement imparfait de la chaleur, un sol froid, et des accessoires encombrants et inesthétiques. Le chauffage électrique intégré en surface est réalisé par convecteurs muraux, plinthes chauffantes, panneaux extra-plats. A l'achat et à la pose de l'appareillage s'ajoute toujours les mêmes inconvénients : l'étalement imparfait de la chaleur, le sol toujours plus froid que les parois. La moquette chauffante répartit très bien la chaleur, du bas vers le haut, mais elle a le défaut d'hêtre fragile, dangereuse, de s'user prématurément. En sous-face, la grille chauffante, ou chauffage similaire, est incorporée dans un sol fermé" maintenant la chaleur; des inconvénients adhérent i / Lorsque les câbles chauffants sont noyés dans une dalle flot tante posée sur un isolant, ce dernier majorant les tempéra tures atteintes par les câbles, le risque dléchauffement des câbles oblige à n'utiliser ceux-ci que pour un chauffage par tiel des locaux, l'appoint devant alors être assuré par d'autres émetteurs. 20/ Ltemploi des câbles dont l'âme conductrice est en cuivre, donc en matériau de résistivité variable de façon importante avec la température est déconseillé dans une régulation qui tient compte du temps de mise sous tension des câbles et non de l'émission réelle de ceux-ci. La chaleur emprisonnée dans le sol fermé surchauffe ce dernier, le rendant malsain. Ces inconvénients freinent l'extension de ces systèmes de chauffage. Malgré les nombreux instruments exploités en chauffage central ou électrique fixés en surface ou incorporés dans le sol, ce dernier reste ou trop froid ou trop chaud, et l t étalement de la chaleur est imparfait. La pose des accessoires, laborieuse, et l'élimination des défauts dans certains systèmes, gonflent le coût de l'appareillage,, de l'exploitation du chauffage. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en effet, le sol est ouvert par jeux périphériques intérieur et extérieur. Ces jeux sont unis longitu dinalement par des canaux de diffusion ayant une pente minimum de 0,5 %. Crevés en sous-face, ils superposent les câbles chauffants. en en circuit stinfiltre côté bas, progresse dans les canaux à travers la source de chaleur et se dissipe réchauffé par le jeu opposé c8té haut dans la pièce qu'il chauffe rapidement. L'air chaud se mélangeant à l'air frais crée un courant de convection. La surface du sol rayonne au fur et à mesure de son réchauffement. C'est la combinaison de ces deux moyens d'émission qui chauffe la pièce. Les jeux périphériques suppriment les accessoires de chauffage. Ils permettent l'étalement périphérique de la chaleur, du bas vers le haut. La température sous le pavage est égale à celle de la pièce. A 180 C, les câbles ne peuvent s'échauffer, la variation de résistivité des fils conducteurs en cuivre, insigni fiante, n'a aucune incidence sur l'installation et la régulation tient compte de l'émission réelle des câbles. Le dispositif, objet de l'invention, comporte en premier lieu l'isolation de la construction; elle permet dtéviter le passage du froid, du bruit, de gaspiller les calories. Entre parois, un isolant de polyuréthane de 6 cm d'épais seur est intercalé (fig. 6). Le choix de cet isolant n'est pas impératif, -il peut etre remplacé par n'importe quel autre. Dans ce cas, il faut tenir compte de son coefficient de conduction pour avoir son épaisseur, et reculer d'autant la cloison de doublage. Le plancher rez-de-chaussée est recouvert d'une extré mité à l'autre, d'un isolant de 2 à 3 cm d'épaisseur s'il s'agit de polyuréthane (fi. 1). Le support est isolé en sous-face s'il comporte un sous plafond (fig. 4),par ce meme isolant de 7 cm d'épaisseur. Si le sous-plafond n'est pas prévu, l'isolant est soudé sur le support (fig. 5). La moyenne des coefficients K de la construction isolée en polyuréthane est de 0,40 environ. Elle permet d'obtenir les labels ff Confort Total Electrique et Acoustique t En planche 1, les cloisons reposent sur la dalle flottante et cette dernière sur lt lant. Elle peut porter directement sur le plancher. Dans ce cas, les cloisons sont protégées à la base par un mortier de bitume minéral de 1 cm d'épaisseur et sablé en surface. Cette disposition élimine le pont thermique et permet l'accrochage du plâtre ou du ciment hourdant les briques. Composition du sol. Pour une meilleure compréhension, supposons que la maison est de forme rectangulaire. Le plancher est coulé avec une pente de 0,5 %. Le point bas se situe cdté murs extérieurs en longueur. Le point haut divise l'appartement en deux pentes égales en largeur; sur le plancher, sont apprêtés de bas en haut les isolants de polyuréthane de 3 à 4 cm d'épaisseur, une chape de béton armé de 5 cm d'épaisseur touchant les parois. Le câble chauffant, le lit de briques creuses, le mortier et le carrelage sont arrdtés à 18 mm des parois. Cette disposition crée une coupure périphérique intérieure de 8 cm environ de profondeur. Un jeu de 1 cm laissé entre les plinthes et le carrelage en crée une deuxième extérieure, communiquant avec la pièce (fig.1) Le câble chauffant est déployé sur la dalle flottante en forme de serpentin. Un lit de briques creuses de 4 ou 5 cm d'épais- seur protège le câble. Le carrelage (ou autres revêtements) d'une épaisseur variable, est scellé dans un bain de mortier ciment de 2 cm d'épaisseur. Description Au fur et à mesure du déploiement du câble sur la dalle flottante, il est fixé sur les cités par un mortier de ciment à prise rapide, la partie supérieure du câble restant visible,ou par un ruban adhésif. Les longueurs du serpentin sont espacées, selon la puissance à installer. Le rayon de courbure est atténué afin que la constitution du câble ne subisse aucune contrainte. Une chape de mortier de ciment variable selon ltépaisseur du cible est tirée sur repères plus hauts de 5 mm que le serpentin. Ce dernier est recouvert par uneépaisseur de 5 mm, genre lamelle drisorel ou couche de sable. Cette disposition permet de laisser la partie supérieure du câble usible. Ces protections sont enlevées au fur et à mesure de la pose des briques3 enfoncées dans le bain de mortier de 3 mm. Elles ne portent pas sur le câble, en assurant la protection mécanique. En sous-face des briques, quelques petits trous sont pratiqués et un jeu de 3 mm est laisse entre largeurs de briques. Ils permettent le passage de la chaleur instantanement. Ce jeu de 3 mm ralentit les circuits effectués par l'air. Pour éliminer cet inconvénient, un jeu de 2 cm est laissé entre briques en longueur. Le mortier scellant le passage bouche les jeux et les canaux extérieurement. Cette disposition stimule l'appel d'air qui ne peut fluer latéralement tous les 40 cm. De par la présentation du lit de briques, les trous ou canaux de diffusion sont face aux cloisons de doublage point bas et se poursuivent jusqu'aux cloisons de division point haut. Ils unissent les coupures longitudinales et ces dernières les coupures latérales. Ils unissent encore le jeu laissé entre la base des plinthes et le pavage. Le sol ouvert permet le passage de ltair en circuit sous le carrelage. La confection des circuits chauffants est simplifiée en fixant des circuits préfabriqués. Cette version permet de laver le sol au linge humide, ou de le cirer. Il est possible de le laver à grande eau. 2ème version - La première rangée de briques des cloisons "longi- tudinales" de 5 cm d'épaisseur ou de 6 cm à deux trous, est hourde ** trous verticaux. La paroi est crevée en carrés de 31 nm en face chaque trou du lit de briques et une deuxième fois au-dessus de la plinthe vers le haut par des trous de mEme valeur. Pour ne pas altérer la résistance mécanique de la brique verticale, les nervures sont respectées. U ortier de bitume minéral bouche la partie supérieure des trous, situés au-dessus de la plinthe. Les canaux de diffusion unissent les jeux intérieur et extérieur. Ils permettent le passage de l'air en circuit sous le pavage. Les plinthes reposent sur le sol.La chaleur s'infiltre côté bas et se dissipe côté haut, respectivement par les côtés longitudinaux bas et haut. Les côtés latéraux ne sont pas touchés. Une troisième version est possible. Le lit de briques dressé est scellé contre les cloisons longitudinales. Les fractions de briques dressées crevées de la base vers le haut sur 31 mm sont unies aux trous du lit de briques. Elles surplombent le sol de 5 cm côté bas, de 10 cm côté haut, et les cloisons longitudinales de 5 cm. Un caisson en bois, en fer ou autre matériau, monté sur pattes de 1 cm, enveloppe de 11 cm x 6 cm les fractions de briques saillantes. Le dessus du caisson fortement ajouré, permet la dissipation de la chaleur. Dans ces versions, les trous des briques et les jeux extérieurs sont protégés par un filtre. Une bande de tissu de verre de 36 cm de large est repliée en 3 : 4 cm sont pris en surface et en sous-face des extrémités du lit de briques; les 4 derniers en recouvrent les trous. Les mailles du tissu de verre à carrés de 1 mm, repliées, entrecroisent et réduisent ce mm; elles empêchent les poussières de pénétrer dans la pièce. Les jeux extérieurs sont protégés par un treillis métallique à carrés de 1 mm. Fonctionnement Les jeux côtés bas provoquent un mouvement aspiratoire. L'air frais plus lourd que l'air chaud facilite ce mouvement et s'infiltre par ce jeu. Les canaux de diffusion étroits, ayant une pente de 0,5 %, stimulent l'appel d'air qui progresse à travers la source de chaleur. Réchauffé, il s'élève et s'infiltre par le jeu opposé côté haut dans la pièce qu'il chauffe instantanément. L'air chaud rencontrant ltair frais contenu dans la pièce se mélange et lui transmet ses calories, créant un courant de convection. Les câbles chauffants sont placés directement sous les canaux; dès qu'ils sont chauds, la chaleur pénètre dans les creux des briques par les trous pratiqués en sous-face et par le jeu de 3 M laissé entre largeurs de briques. De ce fait, la pièce est chauffée en 8 à 10 minutes par convection, puis en combinaison avec la surface du sol qui rayonne au fur et à mesure de son réchauf fendent. Bn première version, la chaleur, forme dégradée de 1 énergie, flue de la coupure longitudinale basse dans la coupure latérale vers le point haut. Les jeux périphériques ou longitudinaux permettent l'étalement de la chaleur, du bas vers le haut. Ils éliminent toute zone froide et chaude. A ces deux moyens d'émission "convection et surface rayonnante du sol" s2ajoutent les effets de l'isolant qui, par son coefficient de conduction très faible et ses 2 ou 3 cm d'épaisseur, majorent les températures atteintes. Ces effets sont sans influence sur la température du sol. Les calories dégagées et majorées ne peuvent demeurer en suspension, s'accumuler sous le pavage, l'air en circuit les véhiculant de la pièce sous le pavage et vice versa. De ce fait dû, le sol et la pièce sont toujours à égale température. Elle est réglée par thermostat, au gré de l'occupant, 18 à 20- C en général. Le fait de poser le cible chauffant sur la dalle est un avantage qui permet d'éliminer la température en dent de scie comme lorqu'il est incorporé dans la Talle, le béton se refroidis- sant, se réchauffant selon le travail mécanique du thermostat. Le sol à 18, 20 ou 24' C supprime les risques d'échauf fement du cible et modère la résistivité de l'âme conductrice en cuivre du cSble. Elle permet de redresser les défauts adhérentes aux systè mes de chauffage traditionnels : l'air chaud dégagé par les radia teurs ou les convecteurs s infiltre par convection Retour dans les jeux c8tés bas, aspire par les canaux de diffusion, il réchauf fe le pavage par circuit, et l'amène à une température égale à celle des parois, et rayonne. Tous les systèmes de chauffage déjà installés ou à réaliser comprenant cette conception du sol ou dispositif, chauffent la pièce par convection en combinaison avec la surface rayonnante du sol, et les jeux périphériques ou longi tudinaux permettent i étalement de la chaleur de bas en haut, éliminant les zones froides et chaudes. La pose du câble chauffant des jonctions froides est effectuée par un électricien hautement qualifié. Les circuits de distribution et d'alimentation des éléments chauffants se réalisent comme pour une installation ordinaire. En cas de panne, des appareils spéciaux permettent de détecter l'emplacement de la coupure du conducteur, localisée; la conception du sol permet une réparation rapide, donc peu comateuse. Chaque pièce peut avoir sa propre source de chaleur, sa propre régulation. Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Tel qutil est représenté, le dispositif comporte en fig. 1 - Le plancher coulé avec une pente de 0,5 %; le point bas est côté contre-cloison. I1 est isolé par une épaisseur de polyuréthane de 2 à 3 cm. Les flèches indiquent le sens de la fluidité de l'air. I1 s'infiltre côté bas par le jeu de 1 cm laissé entre la base des plinthes et le pavage, descend dans la coupure de 18 mm de large, flue dans les canaux à travers la source de chaleur sous-jacente et se dissipe dans la pièce qu'il chauffe, par le jeu opposé, côté haut. Les jeux sont péri phériques. De la coupure longitudinale, la chaleur flue dans la coupure latérale vers le point haut. Les câbles chauffants sont fixés sur la dalle flottante. Les canaux de diffusion unissent les coupures longitudinales. fig. 2 - La première rangée de briques des cloisons longitudinales est hourdée trous verticaux. Les parois sont crevées au bas, en carrés de 31 mm, en face chaque trou du lit de briques et à hauteur de la partie supérieure des plinthes vers le haut, par des trous de même valeur. Les canaux de diffusion unissent les jeux longitudinaux bas et haut. L'air en circuit flue à travers la chaleur contenue dans les canaux et dégagée par les câbles sous-jacents. Aucune inertie ne s'oppose au passage de la chaleur. fig. 3 - Des fractions de briques trous verticaux dressent le lit de briques côtés longitudinaux. Crevées à la base, en carrés de 31 mm, en face chaque trou du lit de briques, elles le joignent. Les canaux de diffusion unissent les côtés bas et haut longitu dinaux. L'air en circuit s'infiltre côté bas et flue à travers la sour ce de chaleur contenue dans les canaux, se dissipe par le côté opposé point haut dans la pièce qu'il chauffe rapidement. Les fractions de briques dressées surplombent la surface du sol de 5 cm côté bas, de 10 cm côté haut,les cloisons de 5 cm. Un caisson enveloppe et égalise les fractions de briques en saillie. I1 est fortement ajouré en surface. Le chauffage est direct dans les trois cas. fig. 4 - L'isolation du support en sous-face : l'isolant est fixé sur les lambourdes. fig. 5 - L'isolation du sport en surface : isolant est soudé sur le support. Dans ces deux versions, l'épaisseur du polyuréthane est de 7 cm environ. fig. 6 - L'isolation des murs extérieurs : l'isolant intercalé entre murs et contre-cloisons a 6 cm environ d'épaisseur. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où le chauffage des bsstiments à usage d'habitation individuels ou collectifs doit être assuré de façon économique et rapide, sans bruit et propre, et tout particulièrement dans les grandes salles d'hôpitaux, de casernes, d'écoles, d'églises, salles de spectacles. I1 peut être utilisé dans l'industrie pour le chauffage des ateliers, des bureaux, pour redresser les inconvénients adhérents aux systèmes de chauffages traditionnels. Des applications particulièrement intéressantes peuvent être le chauffage des édifices, la suppression d'achat et de la pose des accessoires, et de tout ce qui se rattache aux chauffages traditionnels, les délais de construction second oeuvre supprimés aux 9/10, et la dépense de chauffage réduite de 50 %, permettent de réaliser une économie substantielle, un gain de temps important, à inclure dans, les plannings des chantiers industrialisés. REVENDICATIONS 1- Dispositif permettant de faire pour une longue durée létanchéi- té des toitures en maçonnerie toutes catégories par n1 importe quel système d'étanchéité caractérisé par le fait que celui-ci logé longitudinalement entre le revêtement et le support et cre vé aux articulations il communique avec l'extérieur. I1 est des tiné à ventiler sous l'étanchéité afin de véhiculer vers l'exté- rieur les calories solaires infiltrées et/ou à évacuer les eaux fluviales en pénétration ; recouvert il met le support sous abri dressé contre les murs périphériques il rend l'étanchéité indépen dante des dits murs. Ces originalités produisent des avantages éliminant les facteurs 2 chaleur, dilatation, humidité. 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que celui-ci est un lit de briques creuses de 3. 4 ou 5 cm dépais- seur, les trous faisant canaux de diffusion et/ou drains. 3- Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 ou 2 ca ractérisé par le fait que wllair en circuit sous l'étanchéité" élimine machinalement et simultanément les problèmes de "Resti- tution des calories solaires infiltrées" et de phénomènes de condensation "externe". 4- Disositif selon lune quelconque des revendications 1 à 3 ca ractérisé par le fait que les moyens destin à éliminer les effets du choc thermique sur le support, l'eau de constitution et les combles sont : les barrages pare-calories et l'isolation de la sous-toiture. 5- Dispo@i tif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ca ractérisé par le fait que les moyens destinés à éliminer les condensations internes sont : l'isolation de. la construction, la conception sol ouvert et la ventilation mécanique contrôlée apportant l'air frais de renouvellement Btimulant les -onvec tions. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ca ractérisé par le fait que les phénomènes de condensation inter ne et externe éliminés. l'eau de constitution non entretenue s'évapore. 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ca ractérisé par le fait que les moyens autorisant la pose dtun feutre bitumé auto-protégé métal sur l'isolant brique sont les qualités, la nature et la présentation de la brique creuse et les avantages produits par les barrages pare-calories. 8- Dispositif selon l'une quelconque dea revendications 1 à 7 ca ractérisé par le fait que la protection thermo-mécaniques, les cloisons de doublage, les murs réalisés en briques et l'isola tion de la construction par panneaux polyuréthanes, rendent l'habitat ininflammable et insonore. 9- Dispositif selon l une quelconque des revendications 1 à 8 ca ractérisé par fait que les moyens destinés à éliminer les ris ques de glissement, de fluage des masses bitumineuses sur toi ture inclinée sont : le scellement du lit de briques sur le sup port, le collage en plein de l'étánchéité sur le lit de briques et l'air sa 10- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ca caractérisé pour le fait que les destinés à rendre l'étanche ment économique d indust@el sont l'élimination des princi aux faoteurs de désordre,l'étanchement de longue durée, le rix d'achat au m2 @eu élevé de l'isolant brique, la pose tradi tionnelle du lit de briques et de l'étanchéité, le non recy cla ge de la main-d'oeuvre. 11- Application d@ dispositif daas les techniques du Bâtiment se lon l'une quelconque des revendications précédentes à l'étan chéité des cuvelages, des planchers, des murs en sous-pression des facçades ; à la pose de revêtements pl@stiques ou ta@is feu tres sur planchers évaporés à siccité au chauffage des bâtiments à usage d'habitation et industriels. 12- Application du dispositif dans les techniques du Génie Civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 à l'élimina tion de l'usure et de la désagrégation des chapes de roulement : des autoroutes à leurs points sensibles, des pistes d'envols d'aérodromes... à l'exploitation de ces chapes ou période de gel, les moyens de réchauffement étant les systèmes de chauffages. traditionnels et de pointe sous-jacents, les conducteurs chauf fants étant posés aur le lit de briques étanché.