Brevet FR2516120A1 — publié le 19830513

La présente invention concerne une construction, telle qu'une maison d'habitation, pourvue d'un dispositif d'apport d'énergie solaire. On connaît déja des constructions dans lesquelles l'énergie nécessaire au chauffage par exemple, est apportée par des capteurs d'énergie solaire. Les capteurs d'énergie solaire de type connu sont constitués d'un matériau absorbant et stockant l'énergie, et sont généralement revêtus a cet effet d'un revêtement de couleur noire. Ce revêtement noir n'est pas toujours d'un effet esthétique très apprécié et limite les possibilités d'intégration de la construction dans son environnement. Un autre inconvénient majeur de ce type de dispositifs de capteurs connus est qu'ils ne laissent pas passer la lumière. Cette opacité totale doit être compensée par la réalisation d'ouvertures a fenêtre dans les façades ou le toit de l'habitation, provoquant ainsi, soit une diminution de la surface utile desdits dispositifs, soit des difficultés dans les choix architecturaux possibles pour concevoir ladite habitation. Par ailleurs, ces capteurs connus chauffent un fluide (gaz ou liquide) qui les traverse en continu et ils ne peuvent servir d'accumulateur d'énergie thermique. I1 est nécessaire de prévoir une installation annexe complexe pour stocker l'énergie prélevée par le fluide au passage travers lesdits capteurs. La présente invention remédie a ces inconvénients et concerne une construction munie d'un dispositif d'apport d'énergie solaire autonome et disposé de préférence en toiture afin de libérer la place habitable au sol ou en étage. Le disposit autonome selon l'invention est susceptible de s'intégrer dans tous les styles architecturaux et est en outre apte a stocker la chaleur par le volume de gaz qu'il contient. I1 peut de plus, si cela est souhaitable, laisser passer la lumière jusqu'à l'intérieur de la construction. A cette fin, selon l'invention, la construction telle qu'une maison d'habitation comprenant une pluralité de locaux et munie d'un dispositif permettant un apport d'énergie thermique d'origine solaire a l'intérieur de ladite construction, ce dispositif comportant des moyens de communication commandés aptes transférer de l'énergie thermique dudit dispositif vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la construction, est caractérisée en ce que le dispositif est constitué d'un desdits locaux délimitant un volume clos autonome, comportant au moins une paroi de séparation avec l'extérieur formée d'un matériau apte a laisser libre passage a la lumière, ledit local contenant au moins un fluide gazeux et étant d'un volume tel que ledit fluide gazeux contenu puisse constituer un accumulateur d'énergie thermique. On voit que le dispositif d'apport d'énergie solaire fait partie de la construction, sa conception lui permettant, d'une part de s'intégrer facilement dans le style architectural de chaque habitation, et d'autre part d'accumuler et/ou de transférer l'énergie thermique nécessaire à l'intérieur de cette dernière. Afin d'augmenter les capacités de stockage de l'énergie thermique du local autonome, et de moduler celle-ci en fonction des besoins, ce dernier comporte des moyens d'absorption et de stockage de l'énergie thermique contenue dans son volume interne. De préférence, lesdits moyens d'absorption et de stockage sont constitués par une des parois dudit espace, par exemple en béton recouvert d'un revêtement absorbant. Dans le but d'obtenir un local autonome, de grande dimension et intégré parfaitement dans la construction, la toiture de cette dernière est constituée par les parois de séparation du local autonome avec l'extérieur. Selon un exemple de réalisation de ce mode, les parties communes de la construction et du local autonome forment la base de la toiture de la construction, lesdites parois communes étant constituées d'un matériau apte a absorber et emmagasiner l'énergie thermique. Cette conception permet d'obtenir un échauffement maximal du local autonome du fait de sa position en toiture, et de stocker l'énergie pour la restituer ultérieurement. Selon une variante, les parois communes de la construction et du local autonome forment la base de la toiture de cette dernière, et sont constituées d'un matériau transparent ou translucide de manière a permettre a la lumière de pénétrer dans ladite construction. Afin d'abaisser encore le prix de revient des constructions, selon l'invention, le local autonome est constitué d'élément préfabriqués aptes a former, par assemblage, des locaux autonomes modulaires. Egalement dans le but de réduire les frais et les difficulté d'assemblage le local autonome est constitué d'éléments rigides aptes chacun a constituer dans la structure de la construction une structure autoporteuse. Selon une forme avantageuse économiquement de réalisation, les moyens de communication du local autonome sont constitué d'entrées et de sorties du fluide gazeux, associées a des conduites communiquant avec l'intérieur de la construction et ltextérieur et obturables de manière amovible par des organes de fermeture commandés par les moyens de régulation en fonction des besoins d'énergie thermique de la construction. L'invention sera bien comprise a la lumière des figures annexées. Les figures 1 a 7 montrent en coupe des exemples de réalisation de constructions selon l'invention munies d'un local clos autonome. La figure 8 est une vue en perspective d'un local autonome. La figure 9 montre en perspective un exemple de construction muni de locaux autonomes modulaires et autoporteurs. La figure 10 est une vue en perspective d'un exemple d'application d'une construction comportant un patio recouvert par un local autonome selon l'invention. La figure 11 montre en coupe et perspective un exemple de réalisation d'une maison d'habitation munie d'un local autonome selon l'invention constitué par les combles. La figure 12 montre en coupe une construction munie d'un local clos- en pignon. Les constructions selon l'invention telles que maisons d'habitation ou locaux industriels , portent les références 1 a 7 respectivement sur les figures 1 a 7, et sont constituées chacune d'une pluralité de locaux. Le dispositif d'apport d'énergie thermique solaire est constitué selon l'invention par un desdits locaux de la construction, ledit local étant clos et autonome. En se référant à la figure 1, le local autonome 8 comporte deux parois 15,16 communes avec la construction 1, et une paroi, en l'occurence courbe, de séparation 17 avec l'extérieur. L'espace 8 est rempli d'air à la pression ambiante, chauffé grâce à l'effet de serre obtenu par la paroi de séparation 17 réalisée en matériau translucide ou transparent. On voit qu'il en est de même de chaque local autonome 9 à 14 dont sont munies les constructions 2 à 7, montrées sur les figures 2 à 7. La figure 8 montre de façon schématique en perspective un local autonome 9 tel que icelui de la figure 2 comportant deux parois communes verticale 19 et horizontale 20 avec une construction. La paroi oblique 21 est en matériau transparent ainsi que les parois latérales. Afin de transféra l'énergie thermique accumulée dans ledit local 9 vers les locaux adjacents aux parois communes 19 et 20, ces dernières comportent des orifices respectifs 22 et 23 associés à des conduites 24 et 25, l'ensemble formant les moyens de communication permettant de transférer de l'énergie thermique La paroi oblique 21 de séparation avec l'extérieur est munie également d'un orifice de sortie ou d'entrée d'air. Ces différents orifices 22, 23 et 26 sont obturables de manière temporaire grâce à des clapets mobiles respectifs 27,28,29. Des moyens de régulation, tels que des thermostats associés à des moteurs d'entraînement, sont aptes à commander l'ouverture ou la fermeture des clapets mobiles 27,28 en fonction des besoins de chaleur des locaux reliés par les conduites 24 et 25 au local autonome 9. Ces moyens de régulation, ainsi que les organes de ventilation peuvent être placés à l'intérieur du local clos autonome ; la paroi 21 est par exemple translucide afin que ces organes ne soient pas visibles de l'extérieur. Cette solution permet de résoudre les difficultés liées à l'encombrement desdits organes de ventilation. Bien entendu, cette manoeuvre des clapets peut être effectuée également manuellement, au moyen de tringleries connues, par l'utilisateur. L'ouverture 26 permet soit de laisser échapper l'air chaud du local autonome 9 dans le cas où celui-ci ne peut être stocké, ni utilisé, soit de renouveler l'air occupant le volume dudit local 9. On peut adjoindre éventuellement des organes de ventilation (non représentés) tels que des ventilateurs, pour accélérer le transfert du fluide gazeux du local autonome vers l'intérieur de la construction. Avantageusement, les parois communes du local autonome avec la construction, telles que les parois 15 et 16 (figure 1), la paroi 18 (figure 6) 19 et 20 (figure 8) sont formées d'un matériau translucide ou transparent, afin de permettre à la lumière de pénétrer dans les locaux contigus d'habitation de la construction. On obtient ainsi un cumul des avantages de chauffage et d'éclairage de l'intérieur de la construction. Les parois communes peuvent être également constituées d'un matériau opaque, dans le cas où d'autres ouvertures destinées à l'éclairage sont prévues dans les locaux d'habitation. On voit sur les figures 1 à 7 que le local autonome selon l'invention est susceptible de prendre toutes les configurations possibles afin de s'adapter aux différents styles d'architecture. En effet, selon les figures 1 à 7 incluses, les locaux autonomes représentés 8 à 14 présentent des formes diverses : pyramidale, en quart de cercle, polygonale, trapézoidale. Le local autonome peut être disposé à tout endroit de la toiture : entre deux corps de bâtiment, au coin formé par deux locaux disposés orthogonalement, etc... Les locaux autonomes selon l'invention sont de préférence disposés en toiture afin d'augmenter l'effet de serre permettant de chauffer l'air contenu dans le volume défini par ledit local. Mais ils peuvent bien entendu être placés en façade avec leurs parois constituées de matériaux transparents ou translucides afin de permettre à la lumière de pénétrer dans les locaux adjacents à cette façade. On remarque que le local selon l'invention est autonome à savoir qu'il fonctionne seul, sans intervention de l'utilisa teur à l'aide de moyens de régulation tout en étant intégré à la construction. La figure 10 montre un exemple de réalisation dans lequel le local autonome 30 est réalisé sous la forme d'une coupole pyramidale surmontant le patio cubique de la construction 31. Les quatre faces de la pyramide ainsi que sa base sont en matériau transparent (ou translucide) afin d'éclairer la partie et les pièces débouchant dans ce dernier. L'effet de serre obtenu est utilisé pour chauffer de la manière décrite précédemment l'air du local autonome qui est ensuite distril dans les pièces de l'habitation 31. Le volume dudit local autonome est tel que le gaz, en l'occurence l'air, qu'il contient est susceptible de constituer un accumulateur d' énergie thermique. Afin de protéger de la rigueur de rayonnement zénithal la ou les pièces situées à un niveau inférieur par rapport au local clos autonome, le gaz contenu dans ce dernier présente avantageusement des propriétés de diffraction et de réf lexi Le local autonome selon l'invention comporte avantageusement des moyens aptes à absorber l'énergie thermique du fluide gazeux contenu dans le volume du local et aptes à stocker cette énergie. L'emmagasinage de la chaleur permet de moduler les besoins en fonction de chaque moment de la journée. En été, la chaleur, dont les besoins sont minimes est stockée pendant le jour puis restituee durant la nuit grâce au moyen de communication déjà mentionnés et commandés par les moyens de régulation. L'énergie emmagasinée peut être simplement restituée par un système approprié de ventilation naturelle ou forcée. Les moyens d'absorption et de stockage de l'énergie thermique provenant de l'air chauffé occupant le volume du local autonome sont par exemple constitués d'un certain volume de matériau absorbant tel que de l'eau ou une matière minérale. Dans le cas d'un réservoir thermique contenant de l'eau, celle-ci est alors amenée à circuler dans des conduites disposées de manière appropriée dans les différentes pièces de l'habitation à chauffer. Le local autonome est alors complètement fermé, et le gaz occupant le volume interne, qui peut être de l'air ou un gaz quelconque, n'est utilisé que comme véhicule de l'énergie thermique provenant du rayonnement solaire. On peut concevoir également les moyens de stockage sous la forme de blocs de pierres, une circulation d'air, chauffé par passage sur ces dernières permettant d'alimenter en air chaud, par des conduites, les pièces de l'habitation. Les moyens de stockage de l'énergie thermique peuvent être également constitués par une des parois du local autonome. La figure 11 montre un tel exemple de réalisation dans lequel le local autonome 32 est constitué par les combles d'habitation 33. Les parois 34 et 35 en matériau transparent ou translucide constituent la toiture, tandis que la paroi 34 horizontale est en béton recouvert d'un revêtement absorbant 35 et constitue le réservoir thermique du local 32. Les parois 34 et 35 sont formées de panneaux de verre supportées par une armature en profilés métalliques de type connu ou également par des fermettes connues. Les pignons de la toiture peuvent être des panneaux de verre. La paroi horizontale 34 est isolée thermiquement du reste de l'habitation 33 par des matériaux isolants 35, permettant d'éviter un transfert de chaleur non désiré par l'utilisateu; en période chaude d'été par exemple. La paroi 34 est munie d'orifices 37 autorisant l'accès de l'air chaud contenu dans le volume du local 32 aux différentes pièces. Ces orifices 37 sont obturés de manière amovible par des clapets 38 ou analogues commandables mécaniquement et manuellement par l'utilisateur, ou automatiquement par des moyens de régulation tels que des thermostats. L'exemple de réalisation montré sur la figure 1 est particulièrement avantageux puisqu'en général les combles de nombreuses maisons individuelles actuelles ne sont pas habitables, et constituent donc un volume perdu pour l'habitation. De tels combles comportent en général des fermettes en bois, dites américaines ; selon l'invention la toiture supportée par ces fermettes est constituée de panneaux de verre, de manière à constituer l'espace clos autonome. De préférence, lesdits panneaux de verre sont translucides pour cacher l'intérieur dudit local clos. Afin de laisser une partie de la lumière pénétrer dans l'habitation, des ouvertures 39 munies de verre traversent la paroi 34, la couche isolante 36 et le plafond 40 de l'habitation 33. Ces ouvertures 39 sont régulièrement espacées et permettent d'éclairer une pièce tel qu'un couloir 41. La figure 9 montre une variante de réalisation dans laquelle les locaux autonomes 42, 43 et 44 de la construction 45 sont constitués d'éléments pyramidaux autoporteurs faisant partie intégrante de la toiture 46. Les parois obliques de chacun de ces locaux autonomes sont constituées de matériau transparent (ou translucide) ; il peut en être de même de la paroi horizontale de base, afin de laisser passer la lumière vers l'intérieur du local. Les locaux autonomes 42, 43 et 44 sont constitués à partir de profilés métalliques assemblés selon les techniques connues pour former une structure rigide autoporteuse apte à recevoir des panneaux de verre, au moins sur ses parois obliques. Les organes de ventilation peuvent être disposées aux extrémités de ces structures, permettant ainsi d'obtenir un système parfaitement autonome. L'ensemble est ainsi aisé à transporter et d'encombrement réduit. Le prix de revient de tels locaux autonomes est particulièrement bas et n'augmente pas de façon sensible le coût total de la construction. Le local autonome selon l'invention comporte avantageusement une trappe afin de permettre un accès temporaire lors de la visite de nettoyage ou d'entretien. La figure 12 montre une construction comportant plusieurs étages et pourvue d'un local clos autonome 47 de forme tronconique à section triangulaire, disposé en façade. Ledit local 47 est constitué d'une structure autoporteuse pourvue de panneaux translucides ou transparents et solidarisés sur la façade 48 par des moyens connus en soi. Le local clos autonome 47 est dans ce cas rapporté sur une construction déjà existante. Des conduites 49,50 relient l'intérieur de la construction 51 audit local 47 de manière à introduire de l'air réchauffé par le rayonnement solaire provenant du local 47. Cette disposition est avantageuse dans la mesure où elle permet d'utiliser l'énergie thermique solaire dans le cas où la construction a chauffer n'est pas exposée au rayonnement solaire de manière continue. Tel est le cas lorsque par exemple la construction à chauffer 51 est tournée vers l'intérieur d'une cour bordée par des constructions de hauteur relativement grande qui masquent alors le soleil. REVENDICATIONS 1.-Construction telle qu'une maison d'habitation comprenant une pluralité de locaux et munie d'un dispositif permettant un apport d'énergie thermique d'origine solaire à l'intérieur de ladite construction, ce dispositif comportant des moyens de communication commandés aptes à transférer de l'énergie thermique dudit dispositif vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la construction, caractérisée en ce que le dispositif est constitué d'un desdits locaux délimitant un volume clos autonome, comportant au moins une paroi de séparation (21) avec l'extérieur formée d'un matériau apte a laisser libre passage à la lumière, ledit local (9) contenant au moins un fluide gazeux et étant d'un volume tel que ledit fluide gazeux contenu puisse constituer un accumulateur d'énergie thermique. 2.- Construction selon la revendication 1, caractérisée en ce que le local autonome (32) comporte des moyens (34,35) d'absorption et de stockage de l'énergie thermique contenue dans son volume interne, et des moyens de ventilation aptes à provoquer le déplacement du fluide gazeux porteur de ladite énergie. 3.- Construction selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'absorption et de stockage sont constitués par une des parois (34) dudit espace par exemple en béton recouvert d'un revêtement absorbant (35). 4.- Construction selon l'une quelconque des revendications 1 3, caractérisée en ce qu'au moins une partie de la toiture est constituée par les parois de séparation (34,35) du local autonome (32) avec l'extérieur. 5.- Construction selon la revendication 4, caractérisée en ce que ses parois communes avec le local autonome forment la base de la toiture , la construction desdites parois communes étant constituée d'un matériau apte à absorber et emmagasiner l'énergie thermique. 6.- Construction selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en outre, ses parois communes avec le local autonome forment la base de la toiture de cette dernière, et sont constituées d'un matériau transparent et translucide de manière à permettre à la lumière de pénétrer dans ladite construction. 7.- Construction selon l'une des revendications 1 à 6,' caractérisée en ce que le local autonome est constitué d'éléments préfabriqués aptes à former, par assemblage, des locaux autonomes modulaires (42,43,44). 8.-Construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le local autonome est constitué d'éléments rigides aptes à constituer avec la structure de la construction une structure autoporteuse. 9.- Construction selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les moyens de communication du local autonome (9) sont constitués d'entrées et de sorties (22,23,26) du fluide gazeux, associées à des conduites (24,25), communiquant avec l'intérieur de la construction et l'extérieur et obturables de manière amovible par des organes de fermeture (26,27,28) commandés par les moyens de régulation en fonction des besoins d'énergie thermique de la construction, des moyens de ventilation, tels que des ventilateurs, étant prévus afin de propulser le fluide gazeux réchauffé par lesdites conduites vers l'intérieur de ladite construction.