Brevet FR2420724A1 — publié le 19791019

La présente invention concerne la récupération d'énergie de chauffage en immeuble et plus précisément la récupération d'une partie de l'énergie soit contenue dans l'air renouvelé extrait, soit apportée par le soleil, soit traversant les parois extérieures, ceci par ventilation des parois extérieures. D-is le domaine précis concerné par la présente invention, des systèmes ont déjà été proposés notamment sous forme de toiture solaire ventilée, ou de panneaux de mur accculateur de calories. Tous ces systèmes ont pour inconvenients soit de necessiter une conception spécifique de l'installation de -chauffage, soit un investissement financier initial important, soit de ne pas pouvoir tenir compte de l'orientation géographique de l'immeuble et de ses diférentes parois extérieures. La présente invention a pour but de réaliser un système simple et économique de récupération d'énergie. L'invention vise à réaliser -'m systeme de récupération d'énergie par ventilation des parois extérieures des immeubles individuels ou collectifs d'habitation ou autre usage, neufs ou ariens dans la mesure ot les parois extérieures concernées comportent une lame d'air ventilable située extérieurerent par rapport à la partie isolante thermiquement de ces parois. - un système de récupération d'énergie utilisant des technologies simples de ventilation mécanique contrôlée courante et portant sur le renouvellement d'air darus les locaux. -'m système de récupération d'énergie qui pennet, en période froide, de réchauffer les parois extérieures avec l'air chaud extrait des locaux et faculta tiv-ent, de réchauffer l'air froid neuf entrant dans le local par ventilation des parois exposées au soleil. - un système de récupération d'énergie qui permet, en période chaude de refroidir les parois exposées au soleil. -un système de récupération d'énergie qui tient compte des orientations des différentes parois extérieures ventilables. Le système de récupération d'énergie objet de la présente invention comporte plusieurs stades de perfectionnement en fonction du degré technologique employé et des types de parois extérieures concernées par la récupération d'énergie. Dans les différents stades de perfectionnement du système, les parois extérieures ventilées ont toutes pour principe de présenter une lame d'air ventilable comprise entre un parement extérieur faiblement isolant et une partie intérieure comprenant la majeure partie du pouvoir isolant de la dite paroi. Les parois de murs notamment peuvent avoir comme composition non limitative pour l'objet de la présente invention - un parement extérieur constitué soit par une plaque de béton mince préfabri qué, soit par exne plaque mince d'amiante-ciment ou matériau analogue de parenent, soit par un voile de béton porteur très faiblement isolant. - une lame d'air d'épaisseur compatible avec les vitesses de l'air dans cette lame et ventilable essentiellement verticalement. - une partie intérieure isolante constituée soit par un isolant thermique compatible avec le passage de l'air dans la lame d'air cidessus notamment au niveau des condensations de la vapeur d'eau, et un voile porteur notamment en béton, soit par un voile porteur notamment en béton et un isolant placé en partie interieure de paroi de mur, soit par un voile de béton isolant thermiquement, soit par une cloison de doublage isolante. Dans tous les cas, le pied de la paroi est équipé d'un système de recueillemznt et d'évacuation vers l'extérieur des eaux de condensation pouvant se produire dans la lame d'air. Daols un premier stade de perfectionnement du système évoqué ciaprès où seules les parois de mur sont concernées, le mécanisme de ventilation des locaux est assuré par un bloc standard de ventilation mécanique contrôlée à une ou plusieurs vitesses, extrayant généralement l'air vicié dans les pièces de service, qu'on appelera bloc V.M.C. d'extraction.Ce bloc V.M.C. d'extraction qui dans ses applications ordinaires, envoie inutilement l'air vicié à l'extérieur de l'immeuble, envoie, dans le cadre du système de récupération d'énergie objet de la présente invention l'air vicié et chaud des locaux dans les lames d'air des parois de mur extérieures, ceci par l'intermédiaire d'une gaine horizontale située de préférence en partie haute de la paroi de mur au droit de la lame d'air et qui distribue de façon homogène l'air chaud le long de la lame d'air. En période de froid, cet air chaud en passant dans les lames d'air, se refroidit en perdant de l'énergie at bénéfice de la paroi de mur. Ceci a pour effet d'augmenter sensiblement la température superficielle de la face extérieure de la partie isolante de la paroi de mur, donc de diminuer la différence de température avec l'intérieur des locaux, donc de diminuer notablement le coefficient K global de conductibilité thermique de la paroi extérieure, donc de diminuer les déperditions thermiques à travers elle. L'air ainsi refroidi ressort de la lane d'air soit par des évents ménagés généralement en parfie basse du parement extérieur de la paroi de mur soit par des interstices ménagés dans ce parement extérieur. Toujours dans ce premier stade de perfectionnement du système objet de la présente invention, les entrées d'air neu dans les locaux peu vent être réalisées par tous les systèmes classiques d'entrée d'air. En pério de chaude, l'air vicié extrait des locaux sert à refroidir les parois extérieures en évacuant l'énergie apportée par le soleil au parement extérieur des parois de mur. Dans un deuxième stade de perfectionnement du système objet de la présente invention il faut diviser les Façades de l'inneuble en deux catégories: -les façades dites ensoleillées ou susceptibles de l'être notablement et les filtres façades dites à l'ombre. Les entrées d'air neuf dans les locaux peuvent se faire alors de deux façons différentes. Sur les façades à l'ombre les entrées d'air sont fixes et classiques comme par exemple des grilles autoréglables. Sur les façades ensoleillées, les entrées d'air sont spéciales et sont à deux positions. La première position met en communication les locaux directement avec l'extérieur de l'immeuble, la seconde position met en communication les locaux avec la lame d'air des parois extérieures. Toujours dans ce deuxième stade de perfectionnement, le bloc V.N.C. d'extraction peut avoir deux fonc tionnezenfe possibles avec ou sans variation de débit. Le premier obligatoire qiai consiste à envoyer l'air extrait dans les lames d'air des parois extérieu res constituant les façades à l'ombre. Le second facultatif qui consiste à envoyer l'air dans les lames d'air de toutes les parois extérieures, ensoleil liées ou à l'ombre.En période froide, les entrées d'air des façades ensoleillées sont en deuxième position et l'air neuf est alors puisé dans la lame d'air où il se récbafe d'une part par le parement extérieur chauffé lui-même par le soleil, d'autre part par l'énergie traversant la paroi extérieure et venant de l'inté rioter des locaux. L'air neuf entre dans la Laie d'air par les mêmes évents que ci-*rant pratiqués en partie basse ou insterstices du parement extérieur de la paroi extérieure. L'air neuf est donc réchauffé. D'autre part le bloc V.M.C. > ;d'extraction est en premier fonctionnement, c'est à dire qu'il n'envoie l'air chaud extrait des locaux que dans les façades à l'ombre où il réchauffe les parois de mur comme dans le premier stade de perfectionnement du système. En période chaude, les entrées d'air des façades enso'eillées sont dses alors en première position et l'air neuf est puisé directement à l'exté rieur de l'immeuble. Le bloc V.M.C. extraction s'il est en deuxième fonctionne part envoie alors l'air extrait des locaux dans les lames d'air de toutes les façades, en particulier les façades ensoleillées où il refroidit la face exte rieure de la partie isolante, de la paroi extérieure. D-is un troisième stade de perfectionnener.t du système objet de la présente invention, l'air neuf peut être insufflé dans les locaux par des entrées d'air pouvant alors ne pas être situées sur les façades. Cet air nus est insufflé par l'intermédiaire d'un bloc standard de ventilation mécanique contr8lée appelé ici bloc V.X.C. d'insufflation. Ce bloc V.H.C. d'insufflation peut alors avoir deux positions. La première consiste à prélever l'air neuf dans les lames d'air des façades ensoleillées, c'est alors la position hiver. La seconde position, ou position été consiste à prélever l'air directement à l'extérieur de l'immeuble.Les sorties d'air vicié peuvent alors être assurées de deux façons. -La première est naturelle, l'air extrait étant alors guidé par des totaux vers les lames d'air des parois extérieures, soit seulement vers les façades à l'ombre en période froide ou d'hiver, soit vers les fa çades ensoleillées ou toutes les façades en période chaude ou d'éte. La seconde est mécanique par un bloc V.H.C. extraction avec les mimes possibilités que la façon naturelle cidessus. Tous ces stades de perfectionnenent peuvent être avantageusement complétés en étendant ce système à l'ensemble façades et toitures quand ces dernières constituent les parois extérieures de locaux chauffés corne par exemple des combles aménagés en maison individuelle et comportent une lame d'air ventilable analogue à celle des parois de mur. Dans tous les stades de perfectionnement du système on imagine faci lapent que les différents modes de fonctionnement des blocs V.X.C. ou des entrées d'air peuvent être automatisés par un système de sondes thermiques judicieusement dispoees en fonction des temperatures intérieure et extérieure aux locaux. Pour une meilleure compréhension du système de récupération d'énergie objet de la présente invention, des schémas de principe et d'application sont décrits ci-après à titre indicatif et nullement limitatif en se référant aux dessins annexes. La figure 1 est une vue en coupe partielle verticale sur une maison individuelle à un niveau et à combles perdus dans laquelle est appliqué le sys tème dans son premier stade de perfectionnement. Les figures 2 et 3 sont des vues similaires à la figure 1 mais où le système est appliqué dans son deuxième stade de perfectionnement. La figure 4 représente quelques exemples de constitution interne des parois de mur extérieures. La figure 5 représente schématiquement les grilles d'entrées d'air dans les parois de mur. La figure 6 est une vue en plan d'une maison où est appliqué le système objet de l'invention dans son deuxième stade de perfectionnement. La figure 7 est une coupe schématique d'une maison avec combles asEnages où est appliqué le système dans son deuxième stade de perfectionnement. La figure 8 est une coupe schématique d'une maison avec combles aménagés où est appliqué le système dans son troisième stade de perfectionne ment. Dans toutes les figures, on désignera par les memes références numériques les parties de ce système de récupération d'énergie qui sont identiques ou similaires. Dans la figure 1, l'air neuf 18 entre dans le logement par les grilles 15 d'entrées d'air classiques. L'air vicié 22 est aspiré au travers des bouches d'extraction 13 situés de préférence dans les pièces de service par le bloc V.H.C. extraction 8, lequel envoie cet air dans des gaines 10 qui débou cubent sur des gaines 12 situées en partie supérieure des murs extérieurs 1. Cet air pénètre dans la lame d'air 4 située entre le parement extérieur 5 et la partie isolante du mur 1 composée ici d'un isolant 3 et d'un voile porteur 2. L'air sort de la lame d'air 4 par les évents 21 pratiqués en partie basse du parement 5, sous la-forme du flux d'air 19. Les condensats éventuels sont recueillis et évacués vers l'extérieur par le système 7. Dans la figure 2 où le système objet de la présente invention est appliqué dans son deuxième stade de perfectionnement en période froide, l'air neif 17 et 18 entre dans le logement d'une part par les grilles d'entrées d'air 16 à deux positions situées sur les façades dites ensoleillées et qui sont dans leur seconde position qui met en cornunication le logement avec la lame d'air 4 des murs 1 situés sur les façades ensoleillées, d'autre part par les grilles d'entrées d'air 15 classiques situées sur les façades à l'ombre. L'air neuf 17 pénètre dans les lames d'air 4 par les évents 21 situés en partie basse des parements extérieurs 5, ceci sous la fore des flux 20.L'air vicié 22 est aspiré ai travers des bouches d'extraction 13 par le bloc V.KÂ.C. extraction 8, lequel en premier fonctionnement envoie cet air dans des gaines 10 qui débouchent sur des gaines 12 situées en partie supérieure des murs extérieurs 1 situés sur les façades à l'ombre. De même que dans la figure 1, cet air pénètre dans la lame d'air 4 de ces murs et en ressort par les évents 21 situés en partie basse du parement 5. La figure 3 correspond à la figure 2 mais en période chaude. Les grilles d'entrée d'air à deux positions 16 sont alors en première position, c'est à dire qu'elles mettent directement en communication le logement avec l'extérieur. Le bloc V.X.C. extraction est alors en second fonctionnement, c'est à dire qu'il envoie l'air vicié 22 dans les façades à l'àmbre - par les gaines 1C et dans les façades ensoleillées par les gaines 11, desquelles le flux 19 ressort par les évents 21. - Dans la figure 4, sont représentés quelques exemples de consti,u- tion interne des parois de mur extérieures. Dans la figure 4 a, là lame d'air 4 est située entre une plaque de béton 5 et un isolant 3 plaqué contre un voile béton 2. Dans la figure 4 b, la laine d'air 4 est située entre une plaque de béton ou d'amiante-ciment 5 et un toile béton 2 sur lequel est rapporté un complexe isolant 3 en partie intérieure. Dans la figure 4 c, l & lame d'air 4 est située entre une plaque de béton 5 et un voile de béton isolant et porteur 3 tel que du béton cellulaire. Dans la figure 4 d, la lame d'air 4 est située entre un voile béton porteur 5 et une cloison isolante 3. Dans la figure 5 sont représentées schématiquement les grilles d'entrée d'air dans les parois de mur extérieures. Les figures 5 a et 5 b représentent une grille d'entrée d'air 16 à deux positions. Dans la figure 5 a, première position, le clapet 25 met en comronication directement 1 'intérieur du logement avec ltextérielr. Dans la figure 5 b, deuxième position, le clapet 25 met en communication le logement avec la lame d'air 4 de la paroi de mur. Dans la figure 5 c est représentée pour mémoire une grille d'entrée d'air fixe classique. La figure 6 est une vue en plan d'une maison orientée où est appliqué le système objet de l'invention dans son deuxième stade de perfectionnement en période froide. Les flux 20 d'air extérieur pénètrent dans les lames d'air 4 des parois des murs des façades ensoleillées Sud-Ouest et Sud-Est, ceci par les évents 21 décrits plus haut. Les flux d'air neuf ainsi réchauffé 17 pénètrent dans le logement par les grilles 16 à deux positions qui sont alors en deuxième position. Une autre partie 18 de l'air neuf penètre dans le logement par les grilles 15 classiques situées sur les façades à l'ombre.L'air vicié 22 extrait par le bloc V.N.C. extraction 8 par l'intermédiaire des bouches 13 est envoyé par les gaines 10 dans les lames d'air - des parois des façades à l'ombre Nord-Est et Nord-Ouest. Les lames d'air des façades ensoleillées et à l'ombre ne sont bien entendu pas en communication directe, ceci par les dispositifs constructifs 26. L'air ainsi refroidi 19 ressort des façades à l'ombre par les évents 21. Dans cet exemple le bloc V.E;.C. extraction 8 est en premier fonction nement, c'est à dire que les gaines 11 reliant le bloc 8 aux façades ensoleillées sont inutilisées. Dans la figure 7, les parois de murs sont associées aux parois de toiture 27 et 28 qui comportent une lame d'air ventilable. Le système objet de l'invention est appliqué dans son deuxième stade de perfectionnement. La figure 7 a le représente utilisé en période chaude, le bloc V:tC extraction 8 envoie l'air vicié 22 dans toutes les parois pour les refroidir. La figure 7 b le représente utilisé en période froide, le bloc VlIC 8 envoie l'air vicié 22 dans les parois à l'ombre qu'il réchauffe et l'air neuf 17 qui entre dans le logement par les grilles 16 en deuxième position, est réchauffé dans les lames d'air 4 des parois ensoleillées. Dans la figure 8, les parois de murs sont aussi associées aux parois de toiture 27 et 28. Le système objet de l'invention est alors appliqué dans son troisième stade de perfectionnement en période froide. L'air neuf extérieur 20 est insufflé dans le logement sous la forme du flux 23 par les bouches. 14 d'insufflation situées dans les pièces principales ceci par l'inter médiaire du bloc W.C d'insufflation 9.L'air extérieur 20 a été au préalable réchauffé dans les lames d'air 4 des parois ensoleillées.L'air vicié 22 est extrait par les bouches 13 situées dans les pièces de service par l'intermédiai re du bloc VMC d'extraction 8 et envoyé dans les lames d'air 4 des parois à l'ombre outil réchauffe avant de sortir sous la forme du flux 19. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ou représentés et que de nombreuses modifications peu -vent être envisagées sans sortir du cadre de la présente demande notamment pour des applications en immeuble collectif d'habitation. Le système de rcntpération d'énergie objet de la présente invention peut titre facilement utilisé dans tous les cas où certaines parois extérieures d'un ouvrage comportent une lame d'air ventilable. Des applications particuliè ment avantageuses peuvent être réalisées,soit en rénovation de l'habitat ancien par isolation thermique par l'extérieur avec bardage, soit en canstruction neu te de maisons individuelles ou d'immeubles collectifs. IEVDI CATIONS 1/ système permettant par échanges thermiques dans les ouvrages tels que les iMMeubles individuels ou collectifs d'habitation de récupérer de l'énergie en période froide et d'améliorer le confort d'été en période chaude, caractérisé par le fait que. d'une part, les échanges thermiques s'effectuent par l'intermédiaire de l'air normalement renouvelé dans les locaux concernés, ceci au niveau des parois extérieures des ouvrages, essentiellement les parois de murs extérieurs auxquelles peuvent être associées les parois de toiture et qui comportent pour ce faire une lame d'air ventilable située extérieurement par rapport à la partie thermiquement isolante des parois, et que d'autre part peuvent être pris en compte la situation géographique de l'ouvrage et de ses parois extérieures en distinguant les parois essentiellement ensoleillées et les parois essentiellerent à l'ombre. 2/ Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la récupération d'énergie s'effectue soit par passage de l'air extrait des locaux dans les lames d'air des parois extérieures qu'il réchauffe soit par passage de l'air neuf entrant dans les locaux à travers les lames d'air des parois extérieures où il se réchauffe. 3/ Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'amélioration du confort d'été s'effectue par passage de l'air extrait des locaux dans les lames d'air des parois extérieures qu'il refroidit. ç Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il peut présenter plusieurs stades principaux de perfectionnement selon le parti constructif et technique de l'ouvrage. 5/ Système selon la revendication 4 caractérisé par le fait que, dans un pre acier stade de perfectionnement, indépendant de la situation géographique de l'ouvrage, l'air vicié des locaux est extrait par un bloc de ventilation mécanique contrôlée qui envoie cet air dans les lames d'air des parois extérieures qu'il réchauffe en période froide ou qu'il refroidit en période chaude. 6/ Système selon les revendications 1, 2, 3, 4 caractérisé par le fait que, dans un deuxième stade de perfectionnement, tenant compte de la situation géographique de l'ouvrage, le système a deux possibilités de fonctionnement, le prenier en période froide où d'une part, l'air neuf entrant dans les locaux par les parois ensoleillées y est introduit par des grilles d'entrée d'air à deux positions mettant dans ce cas en conmunication les locaux avec les lames d'air des parois ensoleillées où cet air se réchauffe, et où d'autre part, l'air vicié des locaux en est extrait par un bloc de ventilation mécanique contrôlée qui envoie cet air dans les lames d'air des paroi, extérieures à l'ombre qu'il réchauffe, le deuxiène en période chaude où d'une part l'air neuf entrant dans les locaux par les parois ensoleillées y est introduit par les mêmes grilles que ci-dessus mettant dans ce cas directement en communication les locaux avec l'extérieur de l'ouvrage et où d'autre part l'air vicié des locaux est extrait par le même bloc de ventilation mécanique contrôlée que cidessus qui envoie eet air dans les lames d'air des parois extérieares ensoleillées et/ou à l'om bre. 7/ Système selon les revendications 1,2, 3, 4 et 6 caractérisé par le fait que, dans un troisième stade de perfectiormenent tenant compte de la situation géo graphique de l'ouvrage, d'une part l'air neuf est insufflé dans les locaux par un bloc de ventilation mécanique contrôlée remployant les grilles d'entrée d'air à deux positions et prélevant cet air soit dans les lames d'air des parois ensoleillées en période froide, soit directer.ent à l'extérieur en période chaude.