Brevet FR2426216A1 — publié le 19791214

L'invention a pour objet un dispositif de chauffage des bâtiments conçu pour étre en totalité, ou au moins substantiellement, intégré aux murs extérieurs des bâtiments chauffés.Ce mode de chauffage a l'avantage d'être bien adapté à l'exploitation efficace des sources de calories à température basse de l'ordre de 30 a sot En outre,grâce à l'invention, > chaleur qui est habituellement perdue à travers les murs extérieurs, est récupérée, pour une fraction importante, de sorte que les déperditions sont nettement diminuées. Selon l'invention, les murs extérieurs d'un bâtiment ou des pièces à chauffer sont divisés en sens vertical en deux lames d'air au moins, au moyen d'un mur extérieur proprement dit,d'une cloison intermédiaire et d'une cloison intérieure. La lame d'air la plus proche de l'extérieur est mise en communication avec l'atmos phère extérieure,aumoins une ouverture de passage est prévue à travers la cloison intermédiaire à la partie basse de celle-ci entre les deux lames d'air, et la lame d'air la plus proche du volume intérieur du bâtiment ou de la pièce à chauffer est mise en communich tion avec ce volume intérieur au moyen d'une ouverture au moins pré vue à travers la cloison intérieure à la partie haute de celle-ci. Des éléments de chauffage d'air à circulation de fluide chaud sont disposés dans la lame d'air la plus proche de l'intérieur du bâtiment. Des moyens connus en soi créent une circulation de l'air extérieur vers l'intérieur, cet air parcourant successivement les lames d'air et se réchauffant en traversant les éléments de chauffage avant de pénétrer dans le volume intérieur. Dans un mode de réalisation de l'invention, la lame d' air la plus proche de l'extérieur est mise en communication avec 1' atmosphère extérieure grâce à une ouverture ménagée à travers le mur extérieur,à chaque pièce ou à chaque étage à chauffer. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, quand plusieurs étages superposés sont à chauffer,une seule ouverture in férieure est prévue et les lames d'air les plus proches de l'exté- rieur sont alors mises en communication les unes avec les autres par des ouvertures prévues à travers les planchers;l'air entrant par l'ouverture inférieure parvient ainsi successivement à chacune des lames d'air en commençant par celle de l'étage le plus inférieur. Selon une variante de l'invention, l'air qui a pénétré dans la lame d'air la plus proche du volume intérieur à chauffer est divisé en deux courants dont le premier passe dans le volume intérieur et dont le second est renvoyé dans la lame d'air la plus proche de l'extérieur. De préférence, des éléments de refroidissement récupérant de la chaleur sont placés sur le passage du second courant d'air avant son entrée dans la lame d'air proche de l'exté- rieur ou il est renvoyée Pour mieux faire comprendre l'invention et mieux en faire apprécier les avantages, on donnera maintenant une description de plusieurs exemples de réalisation.On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure I est un premier exemple simple du dispositif de chauffage de lrinvention illustré par une coupe par un plan vertical d'une partie d'un mur extérieur d'un bâtiment, - la figure 2 est une vue analogue-à la figure 1 d'une partie en coupe l'un mur extérieur montrant une variante un peu plus complexe, - la figure 3 est une vue en coupe par un plan vertical d'un mur extérieur limitant plusieurs étages successifs d'un bâtiment chauffé par le dispositif de l'invention selon un deuxième exemple de réalisation Selon l'invention, le chauffage d'un local ou de plusieurs pièces, ou encore d'un ou de plusieurs appartements d'un bâtiment, se fait au moyen d'un circuit de chauffage incorporé aux murs extérieurs. I1 n'est pas- obligatoire que tous les murs soient pourvus de moyens de chauffage incorporés comme on le décrira plus loin En fonction des besoins du chauffage, on prévoit, à la construction, l'équipement nécessaire des murs. Cependant, comme le dispositif de l'invention n'est pas seulement un mode de chauffage mais aussi un moyen qui permet de récupérer les calories qui seraient perdues à travers les murs extérieurs, il est gé- néralement avantageux d'utiliser l'invention dans la totalité des murs extérieurs. Dans le cas le plus simple, illustré par la figure 1, chaque mur extérieur se compose d'un premier mur 1 que l'on appellera par la suite, pour des raisons de commodité, le mur extérieur 1, puis d'une cloison intermédiaire 2 et enfin d'une cloison 3 que l'on appellera par la suite, la cloison intérieure 3 par opposition au mur extérieur 1. En fait, l'ensemble du mur extérieur 1, de la cloison intermédiaire 2 et de la cloison intérieure 3 qui limitent entre eux une première lame d'air 4 et une seconde lame d'air 5, constitue ce que l'on appelle couram ment le mur extérieur d'un bâtiment. I1 est d'ailleurs habituel d'appeler ainsi des murs composites dans l'épaisseur desquels on a ménagé une lame d'air ou une couche isolante. Selon l'invention, le mur extérieur 1 est un élément porteur dont l'épaisseur est conforme aux règles de construction et dont la qualité d'isolation n'est pas spécialement recherchée. On peut employer de la brique pleine ou du parpaing plein de 11 cm ou de 15 cm d'épaisseur, ou même des briques ou des parpaings creux, avec des faces enduites. La lame d'air 4 proche du mur extérieur 1 peut avoir une épaisseur comprise entre 5 et 10 centimètres. La cloison intermédiaire 2 est, de de préférence, réalisée en matériau fortement isolant, par exemple à l'aide de panneaux en laine de verre avec deux faces opposées rigides et lisses, la laine de verre ayant 4 cm d'épaisseur, par exemple. La lame d'air 5 est identique à la lame d'air 4. La cloison intérieure 3 est,avantageusement, en éléments à base de plâtre ( carreaux ou panneaux avec deux faces opposées planes et lisses convenablement finies, ayant une épaisseur de 4 cm, par exemple. Ainsi, on arrive à une épaisseur totale de l'ordre de 40 centimètres qui est identique ou peu supérieure à celle de murs classiques courants. Le mur extérieur 1, les cloisons 2 et 3 et les lames d'air 4 et 5 s'étendent de préférence sur la totalité de la hauteur séparant chaque plancher inférieur 6 du plancher supérieur 7. Selon l'invention, la lame d'air 4 proche du mur extérieur 1 est mise en communication avec l'at mosphère extérieure grâce à une ouverture 8 prévue dans le mur extérieur 1 à la partie supérieure de celui-ci, par exemple juste sous le plancher supérieur 7. Cette disposition que l'on peut appeler individuelle n'est pas obligatoire et ne correspond qu'à un premier aspect de l'invention. Dans un second aspect, lorsqu' il s'agit de plusieurs étages à chauffer, on peut prévoir une seule ouverture 8 ( figure 3 ) s'ouvrant à l'extérieur, par exemple à travers le premier plancher inférieur 6 pour communi quer avec la première lame d'air inférieur 4 ; puis à travers chaque plancher suivant 116,216, on prévoit une ouverture correspondante 118,218 pour établir la communication avec les lames d'air suivantes 114,214.Afin que la circulation stétablisse dans la lame d'air supérieure 214, il est recommandé de prévoir une petite ouverture supplémentaire 213 dans la partie haute de la cloison intermédiaire 212. Les deux lames d'air 4 et 5 sont mises en communication grâce à une ouverture 9 ménagée à travers la cloison intermédiaire 2, à la partie basse de celle-ci, par exemple juste au-dessus du plancher inférieur 6. La lame d'air 5 proche de la cloison intérieure 3 et du volume intérieur V à chauffer est mise en communication avec ce volume intérieur V grâce à une ouverture I0prévuè à travers la cloison intérieure 3 à la partie su périeure de celle-ci, par exemple juste en-dessous du plancher supérieur 7. Des éléments de chauffage d'air sont disposés dans la lame d'-air 5 proche du volume intérieur V à chauffer De préférence, une première batterie de chauffage Il est placéeà la partie inférieure de cette lame d'air 5 et une seconde batterie de chauffage 12 est placée à sa partie sn- périeure. La seconde batterie 12 peut être-installée, par exemple, dans ltouverture de communication 10 prévue dans la cloison intérieure 3. -La batterie 11 a un rôle important et double - elle crée le mouvement de l'air de bas en haut, par simple gravité, et favorise donc la circulation, - elle permet d'établir, dans la lame d'air 5, une température qui peut être inférieure, égale ou supérieure à celle du local à chauffer. I1 devieni donc possible, suivant les cas, de régler au mieux l'equilibre de l'ensemble. En effet, une température plus faible entraine une diminution des pertes vers la- lame d'air 4 ;1 une température moyenne égale à celle de la pièce neutralise les échanges àtravers la cloison 3 ; une température supérieure à celle de la pièce provoque un apport de chaleur à travers la cloison 3. Le rôle de la batterie 12 est de faire arriver l'air dans la pièce à chauffer à une température répondant à deux objectifs - avoir toujours au passage de l'ouverture 10 une température qui ne soit pas la cause d'une sensation de courant d'air ( soit 21 à 250C selon la vitesse de l'air ), - apporter à la pièce un supplément de chaleur sans perturber les échanges. La description qui précède a été faite avec la supposition que le mur extérieur est divisé en sens vertical à l'aide de trois parois limitant entre elles deux lames d'air. Llinvention n'est pas limitative à ce point de vue. I1 est possible de réaliser plusieurs lames d'air successives et parallèles à l'aide de plusieurs cloisons intermédiaires et avec des ouvertures de communication permettant à l'air extérieur de passer à travers le mur pour parvenir au volume intérieur V en parcourant successivement sur la totalité de leur hauteur les lames d'air de haut en bas ou de bas en haut. I1 est prévu, selon l'invention, que la dernière lame d'air, proche du volume intérieur V à chauffer soit parcourue de bas en haut par l'air traversant au passage les éléments de chauffage 11 et 12. De ceci découle le sens de circulation de l'air dans les lames d'air qui précèdent la dernière. Toutefois, pour obtenir le résultat procuré par l'invention, deux lames d'air successives 4,5 sont suffisantes et on peut admettre dans la lame d'air 4 proche de l'extérieur soit une circulation descendante comme sur les figures 1 et 2, soit une circulation ascendante avec une dérivation par l'ouverture 9 à travers la cloison intermédiaire 2 en direction de la seconde lame d'air 5 comme on le voit sur la figure 3. On notera que, dans ce second aspect de l'invention l'air qui circule dans la seconde lame d'air 215 ou 115 d'un étage a circulé d'abord dans la première lame d'air 114 ou 4 de 1 1étage inférieur. Selon une variante de réalisation, illustrée par la figure 2, on peut prévoir de recycler dans la première lame d'air 4, grâce à une ouverture supérieure 13 prévue dans la partie haute de la cloison intermédiaire 2, une fraction de l'air qui s'est élevé dans la seconde lame d'air 5. Dans ce cas, une séparation 15 placée dans la partie supérieure de cette dernière facilite la formation de deux courants. L'un d' eux traverse l'élément de chauffage 12 placé, par exemple, entre la séparation 15 et la cloison intérieure 3 ; l'autre courant d'air emprunte l'ouverture 13 et traverse, de préférence, un élément 16 de refroidissement récupérant de la chaleur et placé entre la cloison intermédiaire 2 et une séparation 17 montée dans la lame d'air 4 pour canaliser avant leur réunion, les courants d'air qui arrivent par les ouvertures 8 et 13. Cette séparation 17 n'est pas toujours nécessaire. Les différents éléments de chauffage sont d'un type quelconque approprié au chauffage de l'air tubes à circulation de fluide chaud, de préférence à ailettes, par exemple. L'air circule de l'extérieur vers l'intérieur sous l'effet d'une installation d'extraction d'air, connue en soi et qu'il n'est pas nécessaire de décrire. L'air chaud du volume intérieur V peut être aspiré dans chaque pièce ou ill-peut être contraint de passer dans plusieurs pièces avant d'être extrait Le volume global d'air mis en circulation est le volume minimum nécessaire au confort des habitants. L'invention facilite la récupération des calories de l'air extrait des pièces avant son rejet à l'extérieur. L'invention permet aussi la récupération des calories qui seraient perdues à travers les murs extérieurs, à condition quelles températures des; éléments de chauffage 11 et 12 et de l'élément de récupération 16 éventuellement, soient convenablement choisies. Par exemple, pour un mur tel que défini plus haut, ayant un coefficient global K = 0-,60 avec un mur extérieur 1 et des cloisons 2 et 3 ayant respectivement une résistance thermique de 0,153 , 1,017 et 0,083 kcal/m2 h, les conditions de fonctionnement peuvent être les suivantes. L'air extérieur étant à une température de -50C, il descend, sous l'effet de l'aspiration, dans la lame d'air 4 en ne se réchauffant que peu dans le cas de la figure 1 puisque la cloison intermédiaire 2 est très isolante. I1 ne se réchauffe pas sensiblement plus dans le cas de la figure 2 à cause du recyclage d'une partie de l'air de la lame d'air 5. Dans cette situation, la fraction de l'air recyclé est refroidie et l'air reste à une température de l'ordre de -2 à -30C à l'entrée de l'ouverture 9. De cette façon,- les déperditions à travers le mur extérieur l sont très faibles. L'air ainsi faiblement échauffé traverse l'élément de chauffage 11 qui est alimenté pour que, à sa sortie, ltair se trouve à une température de 230C qui est supérieure de quelques degrés à la température que l'on désire obtenir (200C) dans le volume intérieur V. En s'élevant dans la lame d'air 5, lair se refroidit pour se trouver à 170C en arrivant à l'élé- ment de chauffage 12. La température moyenne est donc de 200C dans la lame d'air 5. il y a équilibre, sans échange à travers la cloison intérieure 3.Cependant, ainsi qu'on l'a dit plus haut, il n'est pas obligatoire qu'en sortant de l'élément de chauffage 11, l'air soit à une température supérieure ou égale à la température (200C) désirée dans le volume intérieur V. Dans tous les cas, l'élément de chauffage final 12 est déterminé pour chauffer l'air suffisamment afin de le porter à la valeur qui maintiendra, dans les pièces, la température de 200C désirée. Avec un mur classique d'une surface extérieure de 5,6 m2 ayant le même coefficient global que le mur décrit plus haut, les pertes à travers ce mur seraient de 84 kcal/h pour un écart de 250C entre l'extérieur et l'inté- rieur. Avec un dispositif de chauffage conforme à l'invention, ces pertes peuvent être ramenées à 38 kcal/h. En outre, le chauffage se fait à une température basse du fluide chaud, ne dépassant pas 400C, ce qui permet à l'aide d'une pompe de chaleur, une récupération efficace des calories contenues dans 1' air extrait avant son rejet à l'extérieur. Dans ces conditions, on arrive à une autonomie de 75 à 80 % des besoins thermiques. Ceci ne nécessite plus qu'un apport d'énergie extérieure que de 20 à 25 % qu'il est possible d'obtenir d'un capteur solaire, par exemple. Si on le juge utile, on peut employer en plus du dispositif de l1invention, un circuit de chauf fage complémentaire de type classique, par exemple, un circuit à tubes noyés dans les planchers susceptible d'être alimenté en fluide chaud à la même température que celui qui parvient aux batteries 11 et i2 de la lame d'air 5. On notera que l'élément 16 de récupération de chauffage est avantageusement incorporé au réseau général qui récupère la chaleur de l'air extrait du volume intérieur V et qui comprend, de préférence, l'évaporateur d'une pompe de chaleur. REVEND ICATIONS 10) Dispositif de chauffage d'un bâtiment ayant un volume intérieur limité par des murs extérieurs, caractérisé en ce que certains au moins des murs extérieurs sont divisés en sens vertical en deux lames d'air (4,5), au moins, par un mur extérieur (1), une cloison intermédiaire (2), une cloison intérieure (3), la lame d'air (4) proche de l'extérieur étant mise en commenication par une ouverture avec l'atmosphère extérieure, une ouverture de passage (9) étant prévue à la partie basse de la cloison intermédiaire (2) limitant la dernière lame d' air (5) et celle-ci étant mise en communication avec le volume intérieur à chauffer par une ouverture (10) ménagée a la partie haute de la cloison intérieure (3), des éléments de chauffage d'air à circulation de fluide chaud étant disposés à la partie basse et à la partie haute e la lame d'air (5) proche du volume intérieur, l'air étant aspiré de l'extérieur vers l'intérieur et circulant successivement dans les lames d'air. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lame d'air (4) proche de l'extérieur est mise en communication avec l'atmosphère extérieure grâce à une ouverture (8) ménagée à travers le mur extérieur (1). 30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un bâtiment à étages, la lame d'air (214,114), proche de l'extérieur de chaque étage, est mise en communication avec la lame d'air correspondante de l'étage inférieur grâce à une ouverture (218,118) prévueà travers le plancher, la lame d'air (4) de l'étage le plus bas étant réunie directement à l'extérieur par une ouverture (8), tandis que la lame d'air (214) de l'étage le plus relevé est réunie à la lame d'air voisine (215) par une ouverture supérieure supplémentaire prévue à la partie haute de la cloison intermé- diaire (212). 40) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mur extérieur (I) est un mur porteur et la cloison intermédiaire (2) la plus proche du mur extérieur (1) est une cloison fortement isolante. 50) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lame d'air (5) qui suit la lame d'air (4) proche de l'extérieur est mise en communication avec cette dernière par une ouverture (13) prévue à la partie haute de la cloison intermédiaire (2) qui les sépare et qui est une cloison isolante, une fraction de l'air qui s'élève dans la lame d'air (5) étant ainsi recyclée dans la lame d'air (4) après son passage à travers un élément (16) de récupération de chaleur disposé entre les deux lames d'air (4,5). 60) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mur divisé en deux lames d'air successives (4,5) limitées à partir de l'extérieur par un mur porteur (1), une cloison intermédiaire (2) très isolante, une cloison intermédiaire (3) de finition. 70) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mur extérieur (1) est mis en communication avec l'atmosphère extérieure par une ouverture (8) ménagée à la partie supérieure de ce mur extérieur et de la lame d'air (4) qu'il limite. 80) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément (167 de récupération de chaleur fait partie d'un réseau général de récupération de la chaleur de l'air extrait du volume intérieur V.