Brevet FR2471557A1 — publié le 19810619

L'invention a pour objet une installation de chaulage du type comportant au moins un capteur solaire ayant une entrée et une sortie de fluide caloporteur raccordées à un circuit parcouru par ce fluide. L'invention concerne les installations de chauffage ambiant, notamment pour le chauffage domestique et les installations de chauffage mixte, c'est-àdire chauffage ambiant et chauffage de l'eau sanitaire. Dans les installations de chauffage existantes utilisant l'énergie solaire, une part importante du court est due aux ballons qui sont utilisés pour constituer les réserves d'eau réchauffée par passage dans les capteurs. La présente invention a pour but de fournir des installations de chauffage qui permettent d'éviter d'avoir recours à des ballons formant réserves calorifiques pour le chauffage amodiant. Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte des canalisations qui sont noyées dans au moins une dalle de béton d'un plancher ou plafond d'un bâtiment à chauffer. La dalle de béton constitue un accumulateur d'énergie calorifique.L'6misMion de chaleur est contre lée par un choix approprié des éléments constitutifs du plancher ou du plafond situés de part et d'autre de la dalle, notamment des éléments d'isolation thermique dont l'épaisseur est fonction de la capacité calorifique de la dalle et de l'émission calorifique recherchée. Selon une particularité de l'installation conforme à l'invention, des moyens isolants thermiques à caractéristique d'isolation ajustable sont prévus sur un côté au moins de la dalle de manière à permettre des variations contrlées de l'émission calorifique dans le local du bâtiment situé de ce cté de la dalle. Les moyens isolants thermiques peuvent être constitués par un ou plusieurs espaces libres prévus sur au moins un côté de la dalle et dans lesquels peut circuler un fluide avec un débit ajustable, par exemple des lames d'air parcourues par de l'air circulant à plus ou moins grande vitesse. D'autres particularités et avantages de l'installation conforme à l'invention ressortiront de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins joints sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'une installation de chauffage conforme.à l'invention - les figures 2 et 3 sont deux vues en élévation et en coune illustrant deux-modes de réalisation d'une dalle de béton chauffée au moyen d'une installation conforme à l'invention ; et - la figure 4 est un schéma partiel illustrant une variante de réalisation d'une installation de chauffage conforme à l'invention. Le schéma représenté sur la figure 1 c o m p o r t e une batterie de capteurs solaires 10 b r a n c h é s entre une arrivée lla et un départ 12a de fluide caloporteur. Entre les connexions lia et 12a, sont branchés en parallèle un circuit 20 de réchauffage d'eau sanitaire, un circuit 30 de chauffage ambiant et un circuit 40 dit de trop-plein de calories. La circulation forcée du fluide caloporteur e s t p r o V o q u é e par les pompes 13 branchées sur une conduite commune 19 de retour des circuits 20, 30 et 40. Une première vanne trois voies 14.est branchée respectivement au départ 21 du circuit 20, au départ commun 35 des circuits 30 et 40 et à la conduite 11 en sortie des capteurs 10. Une seconde vanne trois voies 15 est branchée respectivement au départ 41 du circuit 40, au départ 31 du circuit 30 et à la conduite de départ 35 qui la relie à la vanne 14. be circuit 20 de réchauffage d'eau sanitaire comporte, comme connu en soi, un ballon 22 dans lequel est logé un serpentin 23 branché entre les conduites 19 et 21. L'eau froide sanitaire pénètre à la base du bal on 22 par une conduite d'alimentation 24. L'eau sanitaire extraits à la partie supérieure du ballon 22 passe éventuellement dans un circuit de réchauffage d'appoint 26 pour être ensuite disponible sur une conduite de sortie 27. Conformément à l'invention, le circuit 30 de chauffage ambiant comporte des canalisations 32 montées en série, ou en parallèle, entre les conduites 19 et 31 et noyées dans une dalle de béton 50. La dalle 50(fig. 2 et 3) est une dalle flottante de plancher ou plafon du bâtiment à chauffer. L'installation de chauffage peut comporter plusieurs canalisations 32 noyées dans des dalles de différents planchers d'un bâtiment et reliées à des mêmes conduites 19 et 31. La dalle de beton 50 constitue un accumlulateur d'énergie thermique. Les autres éléments du plancher ou plafond situés de part et d'autre de la dalle 50 sont choisis en fonction des caractéristiques d'émission calorifique désirées. Le côté supérieur de la dalle est revêtue par une couche d'isolation 51 dont la fonction est de limiter la température du sol et de ralentir l'émission de chaleur La résistance thermique de cette couche d'isolation 51 est calculée en fonction des caractéflstiques de l'installation. La couche d'isolation 51 porte un revêtement de sol 52. On notera que pour un dernier étage, dans le cas d'un comble non chauffé, la dalle 50 sera revêtue d'une épaisse couche de calorifuge dune résistance thermique plus élevée (huit à dix fois par exemple) que celle du revêtement situé du côté inférieur. Le coté inférieur de la dalle est muni d'une couche d'isolation 53. Sa résistance thermique sera choisie par exemple égale au double de celle de la couche 51 pour réaliser une émission calorifique répartie pour 2/3 à travers la couche 51 (chauffage par le sol) et pour 1/3 à travers la couche 53 (chauffage par le plafond). Sous la couche 53 se trouve une dalle porteuse 54 ou le sol. Pour un rez-de chaussée, le côte inférieur de la dalle 50 sera revêtu d'un calorifuge fonction de la construction (terre plein, vide sanitaire ou sous-sol chauffé) et d'une résistance thermique nettement plus élevée que celle du revêtement situé du côté supérieur. La dalle 50 est séparée, en bout, d'un mur 55 du bâtiment à chauffer par un joint de dilatation 56 et une couche d'isolation verticale 57 qui s'étend sur ou te la hauteur de la dalle 50 jusqu'à la dalle porteuse ou le sol 54. I1 n'existe ainsi aucun pont thermique entre la dalle chauffante 50 et les éléments porteurs de la construction. Une cloison intérieure 58 peut être disposée contre la couche d'isolation 57 et porter sur la dalle chauffante 50. La cloison 58 en contact avec la dalle 50 diffuse donc de la chaleur dans sa partie inférieure, jusqu'à une hauteur correspondant à une résistance thermique de la cloison égale à celle des éléments de plancher recouvrant la dalle 50. Dans le cas du mode de réalisation illustré par la figure 2, les couches d'isolation 51-et 53 sont réalisées avec des matériaux isolants traditionnellement utilisés dans le domaine du bâtiment. L'émission calo rifique dans l'ambiance ne dépend que de la différence de température entre la dalle chauffante et l'ambiance et ne peut pas être modulée à volonté : l'émission croît pendant les périodes d'ensoleillement et decroit progressivement ensuite. Ce type d'émission convient plus spécialement pour assurer un chauffage de base. Suivant une variante de réalisation de l'installation de chauffage conforme à l'invention (figure 3), la couche d'isolation supérieure 51 et/ou la couche d'isolation inférieure 53 sont constituées par des lames d'air 60 et/ou 61 s'étendant parallèlement les unes aux autres le long de la surface supérieure ou infOrieu- re de la dalle 50. Les lames d'air inférieures 61 sont produites par exemple en coulant le béton de la dalle 50 sur des plaques ondulées en métal ou fibro-ciment 62. Le béton pourrait également être coulé sur des panneaux de bardage nervurés ou tout autre produit similaire ayant une résistance suffisante pour servir de coffrage au béton. D'une manière semblable, les lames d'air suprieures 60 sont produites en coulant-le béton d'une chape supérieure 63 sur des éléments ondulés 64 identiques aux éléments 62. Les lames d'air supérieures et/ou inférieures 60, 61 sont branchées sur un circuit 65 (figure 1) dans lequel on peut établir une circulation forcee d'un fluide, par exemple de l'air. La vitesse de circulation de l'air est réglable, par exemple par variation de la vitesse de rotation d'un ventilateur ou aspirateur. Une modulation de 1 'émission calorifique est alors possible en faisant circuler l'air à plus ou moins grande vitesse dans les lames d'air. Les échanges thermiques entre la dalle chauffante et l'ambiance sont fonction de la vitesse de l'air. L'air chauffé par circulation dans les lames d'air peut être utilise pour d'autres besoins de chauffage. Le circuit 40 dit de "trop-plein" ou de "chaleur perdue" (figure 1) est branché entre la conduite commune 19 et le départ 41. Ce circuit est utilisé lorsque les besoins en chauffage de la réserve d'eau sanitaire et 'de la dalle sont entièrement satisfaits. La chaleur en surplus peut être utilisée par exemple dans une installation du type pompe à chaleur ou dans un échangeur 42 pour le réchauffage de l'eau d'une piscine. Les conduites pour l'eau sanitaire et pour le fluide caloporteur, par exemple un mélange d'eau et de produit antigel, sont représentées en traits pleins sur la figure 1. En traits interrompus sont représentés les conducteurs branchés aux circuits électriques commandant la marche des pompes 13 et des moteurs 16, 17 actionnant les vannes 14, 15. Le fonctionnement de l'installation décrite ci-avant est le suivant. Des circuits de régulation 13a, 13b reçoivent d'une part, des signaux fournis par des capteurs de température 10a, lOb et représentant la température régnant dans les capteurs 10 et, d'autre part, des signaux fournis par des capteurs de température 22a, 50b et représentant respectivement les températures régnant dans le ballon 22 et dans la dalle 50. Les circuits 13a et 13b commandent en parallèle les pompes 13. Lorsque la température dans les capteurs solaires devient supérieure à celle régnant dans la dalle 50 et détectée par un capteur 50a, le circuit 13b produit un signal qui commande la mise en marche des pompes 13. De la même façon, lorsque la température dans les capteurs solaires devient supérieure à celle régnant dans le ballon 22, le circuit 13a produit un si gnal commandant la mise en marche des pompes 13. Le circuit 13a commande le moteur 16 de manière à placer la vanne 14 dans une position telle que le fluide caloporteur circule uniquement dans le ballon 22 tant que la température de l'eau sanitaire reste infém rieure à une valeur supérieure prédéterminée. Priorité est ainsi donnée au chauffage de l'eau sanitaire. Lorsque la température de celle-ci atteint ladite valeur supérieure, le circuit 13a commande le moteur 16 de manière à placer la vanne 15 dans une position telle que le fluide caloporteur ne circule plus dans le circuit 20. Un capteur de température 50b fournit un Si- qual qui commande le moteur 17 afin d'actionner la vanne 15 de manière à interrompre la circulation de fluide caloporteur dans le circuit 30, lorsque la température de la dalle 50 dépasse une valeur prédéterminée. Le fluide est alors dirigé dans le circuit 40. On notera que des vannes à commande manuelle 33, 43 sont branchées sur le départ commun 35 et entre le départ 41 et le départ commun 35. La manoeuvre de ces vannes permet d'isoler complètement les circuits 30 et 40 ou d'isoler uniquement le circuit 30. Dans ce dernier cas, un capteur de température 40b associé au circuit 40 et relie au circuit 13b peut être rendu actif de manière à commander l'arrêt des pompes 13 lorsque la température dans les capteurs devient inferieure à celle du fluide caloporteur dans le circuit 40. Bien entendu, d'autres variantes de réalisa- tion de la commande des pompes 13 et des vannes 14, 15 peuvent être considérablement simplifiée dans le cas d'une installation non mixte, c'est-à-dire n'assurant pas le chauffage de l'eau sanitaire, et comportant une vanne troies voies 15 manuelle. La figure 4 illustre une variante de réalisation d'une installation de chauffage conforme à 1 'invention. La dalle 50 est dédoublée avec une partie inférieure comprenant les conduites 32 ou circule le fluide caloporteur et une partie supérieure comprenant des tubes 72 d'un circuit 70 dans lequel circule de l'eau sanitaire. La dalle flottante 50 est alors fabriquée en deux stades distincts avec interposition d'une couche en matériau tel qu'une feuille de matière plastique ou de papier kraft afin de permettre une dilatation diffé- rentielle des deux parties de la dalle. Le circuit 70 est branché en dérivation entre l'arrivée d'eau sanitaire 18 et une vanne trois voies 73 reliez par ailleurs à la conduite 24 d'alimentation du ballon 22 et à l'arrivée 18. Deux vannes à commande manuelles 74, 75 permettent d'isoler le circuit 70. Lorsque la vanne 73 est placée dans une position telle que le ballon 22 est alimenté par l'interme- diaire du circuit 70, ce dernier permet un préchauffage de l'eau sanitaire. Un circuit 30 de réchauffage de l'eau d'une piscine muni d'une pompe 83 peut être branché en dérivation sur le circuit 70, avec interposition de vannes 81 82. La dalle 50 sert alors elle-même directement d'échangeur de chaleur. Une conduite d'évacuation 90 peut être branchEe sur le circuit 70 et munie d'une vanne 91 commandée par un thermostat 50c recevant un signal représentatif de la température de la dalle. Le thermostat 50c est réglé de manière à commander l'ouverture de la vanne il lorsqué la température de la dalle dépasse une valeur maximale prédéterminée. Une sécurité supplémentaire contre la surchauffe de la dalle est alors apportée par la possibilité d'évacuation de la chaleur excédentaire par l'eau circulant dans le circuit 60 et évacuée. On notera à ce propos que le circuit 70 peut être utilisé pour rafraîchir les locaux en été par circulation d'eau froide dans les conduites 72 noyées dans la dalle 50. Bien entendu, d'autres modifications et adjonctions pourront être apportées aux modes de réalisation décrits plus haut d'une installation de chauffage conforme à l'invention sans pour cela sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage utilisant l'énergie solaire et comportant au moins un capteur solaire ayant une entrée et une sortie de fluide caloporteur raccordées à un circuit parcouru par ce fluide, caractérisée en ce que le circuit de fluide caloporteur comporte des canalisations qui sont noyées dans au moins une dalle de béton d'un plancher ou plafond d'un bâtiment à chauffer. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens isolants thermiques à ca ractéristique d'isolation ajustable sont prévus sur un côté au moins de la dalle. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens isolants thermiques peuvent être constitués par un ou plusieurs espaces libres prévus sur au moins un côté de la dalle et dans lesquels peut circuler un fluide avec un débit ajustable. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits espaces libres sont des lames d'air formées par construction de la dalle. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisée en ce que la dalle est une dalle flottante sans ponts thermiques avec les élé- ments porteurs du bâtiment à chauffer. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la dalle est en contact avec un élément de cloison intérieure du bâtiment. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à .6, caractérisée en ce qu'n circuit d'évacuation de calories excédentaires est branché en dérivation sur ledit circuit de fluide caloporteur et est relié à ce dernier par une vanne permettant de diricer le fluide caloporteturvers le circuit d'évacuation lorsque la température de la dalle atteint une certaine valeur. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que des conduites différentes desdites canalisations sont noyées dans la dalle et font partie d'un circuit dans lequel peut circuler de l'eau sanitaire. 9 Installation selon-la revendication 8, caractérisée en ce que les conduites du circuit de fluide caloporteur et les conduites du circuit d'eau sanitaire sont noyées dans deux parties de la dalle situées l'une au-dessus de l'autre et séparées l'une de l'autre par une couche en matériau permettant une dilatation dif férentielle des deux parties de la dalle. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit de fluide caloporteur comporte au moins un circuit de chauffage ambiant comprenant lesdites canalisations noyées dans la dalle de béton et au moins un circuit de chauffage d'eau sanitaire branché en parallèle sur le circuit de chauffage ambiant.