Brevet FR2473161A1 — publié le 19810710

La présente invention- a pour objet un procédé combiné de construction, d'isolation et d'aération de locaux, ainsi qu'un dispositif de ventilation destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. I1 est possible de diminuer les puissances mises en jeu dans le maintien en température des locaux, en augmentant l'isolation des parois et/ou en diminuant les dimension des ouvertures vers l'extérieur et/ou en réduisant le débit de ventilation. Cependant l'utilisation de ces procédés conduit très vite aux inconvénients suivants - Une isolation trop poussée a pour conséquence l'impossibilité d'évacuer le surplus de chaleur résultant des apports internes, par suite de la suppression des échanges par rayonnement, d'on une sensation d'inconfort. - I1 devient impossible de contrôler la température, en cas de fort ensoleillement : un n effet de serre " se produit dans le local lui-mSme. - Le manque de ventilation provoque une sensation de confinement. - La réduction des ouvertures, donc des surfaces Vitrées, est la cause d'un mauvais éclairement des locaux. Plus généralement, on peut constater que les déperditions calori?iques d'un local se décomposent en trois parties, à peu près équivalentes, qui sont les pertes par les parois (murs, sol et plafond),par les vitrages et par le renouvellement de l'air. Si-l'on réduit trop fortement une seule de ces composants, ou les trois sinultanément, on arrive très vite aux inconvénients énoncés ci-dessus, qui tous se traduisent par une diminution de confort. Le but de la présente invention est de remédier 9 ces inconvénients, donc de diminuer de façon importante l'énergie nécessaire au maintien en température de locaux, tout en conservant le même confort que celui d'une construction traditionnelle normalement isolée.Dans ce but,l'invention suit une démarche particulière que l'on peut qualifier de " synthétique ",ceci d'un double point de vue - D'une part, l'invention ne cherche pas à réduire indi viduellement les diverses causes de déperditions calori fiques ou d'inconfort; elle cherche, au contraire, à rLr et même à n confondre 1', en une seule composante,les trois composantes dont il est question plus haut. -D'autre part, pour parvenir au but visé,l'invention ne propose pas une amélioration ponctuelle de l'isolation ou de la construction des locaux, mais elle fournit un procédé constituant une synthèse de modes de construc tion, d'isolation, de chauffage et de climatisation de locaux. A cet effet, le procédé objet de l'invention consis te essentiellement à : - récupérer les déperditions à travers les parois des lo caux par échange thermique avec l'air de renouvellement, le débit de cet air étant variable, - envoyer mécaniquement cet air, à travers au moins une gaine, dans les locaux, -extraire mécaniquement l'air des locaux et l'envoyer, à travers au moins une autre gaine, vers au moins une ouverture telle que fenêtre, où cet air est rejeté vers l'extérieur après épuisement de son énergie calorifique. Une première idée de l'invention consiste donc, partant de parois isolées de façon normale par l'exté rieur (pour les murs coefficient de transmission thermique K de 0,4 à 0,6 w/m2/ C ; pour la toiture : E entre 0,2 et 0,3w2/,C),à utiliser les déperditions de ces parois pour réchauffer l'air de renouvellement dirigé dans les locaux considérés.A cet effet, on peut faire passer cet air le long des parois, dans un espace réduit dit lame d'air, délimité par deux couches d'isolation disposées sur le côté extérieur des murs de la construction, les dimensions de ladite lame d'air étant déterminées de manière à obtenir une vitesse de passage de l'air très faible, afin de réduire les déperditions; Dans le meme but, on prévoit avantageusement que la couche d'isolation la plus extérieure, délimitant la lame d'air, comprend intérieurement une nappe bonne conductrice de la chaleur, se prolongeant dans le sol, à une profondeur suffisante pour maintenir par exemple sa température à 100C en hiver,ce qui correspond à la température moyenne du sol; cette dernière disposition réduit considérablement les échanges entre l'air de renouvellement et l'extérieur. Selon une deuxième idée essentielle de l'invention, c'est l'air ayant parcouru la lame d'air qui ensuite est envoyé mécaniquement dans les locaux, de sorte que les déperditions de chaleur par les parois sont d'abord "récupérées n et renvoyées à l'intérieur des locaux.De préférence, la gaine à travers laquelle l'air provenant de la lame d'air est envoyé ainsi vers les locaux, et la gaine à travers laquelle l'air est extrait des locaux pour être dirigé vers la ou les fenêtres, ces locaux possédant leurs propres moyens de chauffage, passent par un même échangeur thermique où l'air extrait cède sa chaleur à l'air de renouvellement.L'air provenant de la lame d'air peut parvenir à l'échangeur à une température déjà très proche de la température ambiante des locaux,si les débits d'air, les dimensions des parois et les caractéristiques de leur isolation sont judicieusement choisies. Le complément d'énergie , nécessaire pour amener l'air à la température ambiante des locaux, est fourni par les moyens traditionnels de chauffage ou de climatisation, placés dans les locaux ou intégrés à la construction (chape chauffante). L'air extrait, après échange avec l'air " neuf", reste encore à une température suffisante pour assurer une diminution des déperditions des fenêtres,vers lesquelles il est dirigé, suivant une troisième idée fondamentale du procédé selon l'invention, avant d'être définitivement rejeté à l'extérieur. Pour la réalisation pratique de cette fonction, on prévoit que la fenêtre comporte, outre son vitrage normal, un survitrage extérieur amovible délimitant avec le vitrage un espace en forme de lame, dans lequel est insufflé l'air extrait des locaux, une fente étant prévue à la base du survitrage pour l'échappement de l'air vers l'extérieur.Partant d'une fenêtre de dimensions habituelles, munie par exemple d'un double vitrage, on ajoute ainsi, en hiver seulement, un survitrage délimitant une lame d'air, parcourue par l'air extrait avant que celui-ci s'échappe vers l'extérieur finalement,par la fente ménagée à la base du survitrage, cet air sortant à une température presque égale à la température extérieure, si bien que son énergie calorifique acquise au cours du passage dans les locaux a été pra tiqueuiaent " récupérée " dans sa totalité. Bien entendu, l'ouverture de la fenêtre doit provoquer l'arrêt du souffhF ge dans la lame d'air située entre le vitrage et le survitrage.A cet effet, selon une caractéristique annexe du dispositif de ventilation, la gaine de rejet d'air,conduisant l'air extrait vers cet espace délimité par le vitrage et le survitrage de la fenêtre, comporte un clapet, couplé avec un autre clapet disposé sur une gaine supplémentaire de rejet direct de l'air, les deux clapets étant commandés automatiquement par l'ouverture de la fenêtre. En résumé, les parois des locaux, possédant un coefficient de transmission thermique choisi pour un confort convenable, assurant le chauffage de l'air de renouvellement. Cet échange thermique ne se fait pas au détriment des déperditions par les parois, car la couche d'isolation extérieure est maintenue,par un échangeur statique (nappe conductrice en liaison avec le sol), à une température proche de celle de l'air de renouvellement, avant le passage de celui-ci dans l'échangeur de récupération de la chaleur de l'air extrait. Enfin cet air extrait épuise son énergie calorifique, en compensant les déperditions par les ouvertures vitrées.On obtient donc -une diminution importante des déperditions calorifiques des locaux, grâce à une combinaison effective des déper dit ions par les parois, par les vitrages et par le renouvellement de l'air, cette diminution des déperditions se traduisant, bien évidemment, par une économie d'énergie pour le maintien en température des locaux; -une conservation du confort, par le maintien d'un échange thermique suffisant entre l'intérieur et l'extérieur des locaux, et par un renouvellement d'air suffisant et variable; - un éclairement satisfaisant, les dimensions des fenêtres n'étant pas sensiblement diminuées;; -une diminution de l'effet de serre, due à la fois à la ventilation suffisante et à la disposition extérieure de l'isolation, laissant du côté intérieur les murs en béton ou parpaings pleins, qui possèdent une grande inertie thermique et sont capables de diffuser rapidement les apports internes. L'invention permet donc d'atteindre le but annoncé, en éliminant tous les inconvénients mentionnés en intro diction. Un avantage supplémentaire du procédé selon l'invention est de permettre l'obtention d'un coefficient G (mesuré en watt/m3/ C) variable,par le fait que les déperditions à travers les parois correspondent au réchauffage de l'air de renouvellement, circulant dans la lame d'air, et augmentant en fonction de ce débit qui est prévu variable selon une caractéristique du procédé.En diminuant le débit d'air, on peut ainsi obtenir un coefficient G très faible, intéressant en hiver,tandis qu'en augmentant ce débit d'air,on obtient un coefficient G élevé, permettant de supprimer la surchauffe dans les locaux en cas de fort ensoleillement,par une double action -augmentation des déperditions; -amplification du brassage et du renouvellement de l'air dans les locaux. Enfin, on notera que les matériaux des couches d'isolation, n'ayant qu'une très faible capacité calori fique, se réchauffent en même temps que l'air, ce qui supprime, dans la lame d'air, tout phénomène de condensation qui risquerait de détériorer ces matériaux. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une construction mettant en oeuvre ce procédé Le dessin représente partiellement, et sans respect d'aucune échelle précise, une construction établie sur un sol 1 et comprenant des murs 2 (en béton ou en parpaings pleins) qui, avec une cloison intérieure 3, délimitent deux pièces d'habitation ou autres 4 et 5, unu chape chauffante 6 étant prévue sur le sol de l'une au moins de ces deux pièces. On a aussi-indiqué une fenêtre, désignée dans son ensemble par la référence 7, et obturée par un double vitrage 8 classique. Comme le montre la partie droite de la figure,les murs extérieurs 2 de la construction considérée sont revêtus, extérieurement, d'une première couche d'isolation 9, qu'une lame d'air 10 sépare d'une seconde couche d'isolation Il. La face extérieure de cette dernière couche d'isolation 11 est recouverte d'un enduit de protection 12, complété dans le sol 1 par une protection mécanique supplémentaire 13. La couche d'isolation la plus extérieure 11 comprend, intérieurement, une nappe conductrice 14 en métal déployé, notamment en aluminium, qui se prolonge dans le sol 1 à une profondeur de 1,5 m au moins. Une prise d'air 15, située par exemple au-dessus de la fenêtre 7, permet à l'air de renouvellement,venant de l'extérieur, d'entrer et de circuler dans l'espace dit lame d'air 10, situé entre les deux couches d'isolation 9 et 11. Cet air n neuf " passe ensuite dans une gaine 16, qui l'amène, à travers un échangeur 17, dans les locaux considérés, en débouchant par exemple en 18 dans la pièce 4; un ventilateur de soufflage 19, à débit variable, assure la circulation de l'air à travers la gaine 16 et son envoi dans la pièce 4. Une bouche d'extraction 20, ici prévue dans la pièce 5, permet d'extraite l'air vicié, qui est aspiré par un ventilateur de reprise 21 à débit variable, est envoyé dans l'échangeur 17 déjà mentionné où il cède une grande partie de sa chaleur à l'air neuf, puis est conduit, à travers des gaines de rejet d'air 22 et 23,vers une partie de la lame 10 voisine de la fenêtre 7. L'air est ainsi rejeté dans un espace en forme de lame 24, délimité par le double vitrage 8 et par un survitrage extérieur amovible 25, cette lame d'air 24 communiquant avec l'extérieur par une fente 26 ménagée à la base du survitrage 25. La gaine de rejet d'air 23 comporte un clapet 27, couplé avec un autre clapet 28 disposé sur une gaine supplémentaire 29 qui permet de rejeter l'air extrait,vers l'extérieur, sans passer par la fenêtre 7. L'ouverture de cette dernière provoque automatiquement l'obturation de la gaine 23 par le clapet 27 et, simultanément, la mise en service de la gaine 29 par ouverture du clapet 28. L'invention s'applique à des constructions de tailles diverses, pour des locaux à usage d'habitation ou autre; elle convient surtout pour des constructions de hauteur limitée, compte tenu de ce que la nappe conductrice 14 conserve une température sensiblement égale à celle du sol 1, et reste donc efficace, seulement si elle ne s'élève pas trop haut au-dessus du sol. Par ailleurs, compte tenu de ce que l'invention implique une réalisation particulière des murs et de leurs ouvertures,elle est destinée surtout à des constructions neuves,mais ceci n'exclut pas son application à la transformation de constructions déjà existantes. il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé de construction, d'isolation et d'aération de locaux qui a été décrit ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes conçues suivant le m2- me principe, ou correspondant à des équivalents, quelles que soient les modifications et adaptations de détail. C'est ainsi que, pour l'évacuation et la récupération des déperditions par les parois, au lieu d'utiliser deux couches isolantes délimitant une lame d'air, on peut aussi canaliser ces déperditions dans des zones déterminées, par l'utilisation de " ponts thermiques",et les amener ainsi vers un échangeur statique pour le réchauffage de l'air de renouvellement, cet échangeur étant un corps conducteur qui, comme la simple lame d'air, est séparé et protégé de l'extérieur par une cloison isolée. -REVENDICAIONS 1.-Procédé de construction, d'isolation et d'aération de locaux, caractérisé en ce qu'il consiste, en combinaison,à: -récupérer les déperditions à travers les parois (2) des locaux (4,5) par échange thermique avec l'air de renou vellement, le débit de cet air étant variable, - envoyer mécaniquement cet air, à travers au moins une gaine (16), dans les locaux (4,5), -extraire mécaniquement l'air des locaux (4,5) et l'en voyer, à travers au moins une autre gaine (22,23),vers au moins une ouverture telle que fendre (7), où cet air est rejeté vers l'extérieur après épuisement de son éner gie calorifique. 2.- Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que la récupération des déperditions à travers les pa rois est réalisée en faisant passer l'air de renouvellenent dans un espace réduit dit lame d'air (10),délimité par deux couches d'isolation (9,11) disposées sur le ct- té extérieur des murs (2) de la construction. 3.- Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que la couche d'isolation la plus extérieure (11),délimitant la lame d'air (10), comprend intérieurement une nappe bonne conductrice de la chaleur (14),se prolongeant dans le sol (1). 4.- Dispositif de ventilation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, 2 ou 3,caractérisé en ce que la gaine (16) à travers laquelle l'air provenant de la lame d'air (10) est envoyé vers les locaux (4,5), et la gaine (22) à travers laquelle l'air est extrait des locaux (4,5) pour être dirigé vers la ou les fenêtres (7),ces locaux possédant leurs propres moyens de chauffage (6),passent par un même échangeur thernique (17) où l'air extrait cède sa chaleur à l'air de renouvel lement. 5.- Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que la fenêtre (:7) comporte, outre son vitrage normal (8), un survitrage extérieur amovible (25) délimitant avec le vitrage (8) un espace en forme de lame (24),dans lequel est insufflé l'air extrait des locaux (4,5),une fente (26) étant prévue à la base du survitrage (25) pour l'échappement de l'air vers l'extérieur. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la gaine de rejet d'air (23),conduisant l'air extrait vers l'espace précité (24) délimité par le vitrage (8) et le survitrage (25) de la fenêtre (7),comporte un clapet (27), couplé avec un autre clapet (28) disposé sur une gaine supplémentaire (29) de rejet direct de l'air, les deux clapets (27,28) étant commandés automatiquement par l'ouverture de la fenêtre (7). 7.- Construction à usage d'habitation ou autre,caractérisée en ce qu'elle comporte application du procédé selon la revendication 1, 2 ou 3.