Brevet FR2515721A1 — publié le 19830506

La présente invention se rapporte aux fenêtres, baies ou façades vitrées munies de volets orientables permettant le captage d'énergie solaire, l'isolation thermique et phonique, l'occultation et la ventilation de locaux. On connait de nombreux volets orientables, disposés à l'intérieur ou à l'extérieur du local, qui ont pour fonction de réfléchir ou d'absorber les rayons solaires suivant l'angle d'incidence de ces derniers. De tels volets, portant le nom de stores vénitiens, peuvent se présenter sous forme de lamelles horizontales orientables simultanément, qui sont surtout efficaces pour occulter la pièce et pour servir de pare-soleil. En ce qui concerne l'isolation thermique procurée par de tels volets, leur efficacité est fortement limitée en raison de leur très faible coefficient K d'isolation thermique. Quant à l'absorption de la chaleur rayonnée, leur capacité est également très limitée. En période ensoleillée, les lamelles du store placé devant le vitrage à l'intérieur du local, exposées aux rayons solaires, produisent un effet de èrre causant une gêne certaine pour les occupants du lieu. Cet effet peut être partiellement réduit en assurant l'aération de locaux par l'ouverture d'une fenêtre, avec tous les inconvénients au niveau sonore qui en résultent. Le volet traditionnel rabattable sur la façade, comportant souvent un vantail fixe, ne peut jouer le rôle de pare-soleil et, rabattu, obstrue une certaine partie de la vue directe. Son emprise sur la façade est également importante, compte tenu de charnières et de gonds de fixation et de la surface du volet rabatu sur la façade. La présente invention a pour l'objet de remédier aux inconvénients signalés et de proposer une fenêtre, baie ou façade vitrée qui répond à la fois aux critères d'isolation et d'absorption thermiques et aux critères d'une bonne climatisation. La fenêtre, baie ou façade vitrée selon l'invention est caractérisée par une succession dans le plan de la façade des couples formés par un volet et un vitrage, les deux en forme de bande ou lame horizontale, orientables indépendamment selon un axe longitudinal commun par pivotement vers l'intérieur du local autour dudit axe, le volet pivotant entre une position haute de fermeture ai dessus de l'axe, située dans un plan parallèle à celui de la façade, légèrement décalé vers l'intérieur du local et une position basse au dessous de son axe en passant par des positions intermédiaires, dans lesquellesil peut être stabilisé, et le vitrage pivotant entre une position basse de fermeture en dessous de l'axe, située dans un plan para allèle à celui de la façade, légèrement décalé vers l'extérieur du local, et une position d'ouverture pour la climatisation et l'aération. Le système de volets et de vitrages selon l'invention présente un grand avantage pour des baies vitrées de grande surface et même pour des façades entières. L'obstruction de la vue est réduite au minimum, lorsque les volets ne présentent à la vue de l'intérieur de locaux que ses tranches, c.à.d. lorsqu'ils sont en position sensiblement horizontale. L'emprise, souvent inesthétique, sur la façade est nulle, puisque l'existence de volets n'implique aucun assemblage de menuiserie et de serrurerie ni aucun dispositif de fixation aux murs et aux charpentes, autre qu'un cadre ordinaire utilisé pour les fenetres. A l'état fermé, l'ensemble de vitrages et de volets assure une isolation thermique de qualité égale à celle de murs. Les baies vitrées ne sont plus des gouffres énergétiques et de sources de déperdition de chaleur, comme c'est le cas avec les systèmes existants. Selon les matériaux isolants employés pour la fabrication de volets, le coefficient d'isolation thermique est compris entre 0,4 et 1,1. Les vitrages et les volets pouvant être aisément verrouillés de l'intérieur, ils présentent une garantie d'anti-effraction. Par ailleurs, les volets basculant vers l'intérieur de la pièce et non, comme habituellement,vers l'extérieur, ils absorbent, lorsqu ils sont exposés aux rayons de soleil, la chaleur et la restituent ensuite à l'air ambiant des locaux contribuant à réaliser des économies d'énergie. L'orientation indépendante de volets et de vitrages et leur agencement particulier, qui assure la fermeture d'une portion de la baie par un vitrage pivotant vers le bas et un volet pivotant vers lehaut, permettent de répondre aux besoins variés en fonction de la saison de l'année, du degré d'ensoleillement, de la température externe et du degré souhaité de chauffage de la pièce et du renouvellement d'air. Pendant les périodes ensoleillées d'été, le volet étant en position inclinée vers le haut, le soleil viendra chauffer la partie du volet exposée aux rayons, ce qui provoquera une élévation de la température de la façade. Dès que la température dans la pièce deviendra gênante, on fera relever les lamelles de vitrage pour permettre une évacuation rapide et efficace de la chaleur accumulée par les volets au moyen deS courants d'air extérieur en nombre égal au uom- bre de lamelles de vitrage. En relevant le vitrage, tout effet de serre est supprimé, car aucune vitre n'est interposée entre les rayons solaires et l'intérieur de la pièce. En position nocturne, lorsque les volets sont relevés et les vitrages abaissés, les deux en position de fermeture, on obtient une façade présentant un excellent coefficient d'isolation thermique (K=0,5 env.), car elle constitue un barrage thermique composé par le volet et le vitrage, avec interposition d'une lame d'air, une très bonne étanchéité aux vents et au ruissellement de la pluie, ainsi qu'une protection efficace contre l'effraction. Des avantages appréciables sont obtenus en utilisant le système selon l'invention en hiver. Lors de l'ensoleillement d'hiver matinal, les volets resteront abai asés à l'horizontale et permettront la pénétration de rayons en profondeur dans l'habitation, les vitrages étant fermés. Lorsque le soleil d'hiver est au zénith et devient gênant, le relèvement de volets en position de capteur actif permettra l'absorption de la chaleur par les volets et la création d'un courant d'air chaud par convection chauffant la pièce ou la production d'eau chaude, si un système adéquat d'échange de chaleur est incorporé au volet et relié à un réservoir de stockage extérieur. En variante, une surface brillante réfléchissante des volets pourra assurer la dissipation de la chaleur par réflexion des rayons. Les dimensions de ouvertures auxquelles s'adapte le système selon l'invention peuvent être variées. On choisira de préférence des ouvertures plus hautes que larges, notamment de la hauteur d'un étage. Le châssis de la fenêtre ou baie vitrée pourra être avantageusement incliné par rapport au plan de la façade, l'angle le plus adapté au captage de l'énergie solaire étant celui, où le rayonnement est reçu perpendiculairement au plan de vitrages en hiver, c.à.d. de 20 à 30C avec la verticale. Les dimensions de lames ou bandes formant les vitrages et les volets, notamment leur largeur et l'épaisseur du volet, peuvent également varier entre de larges limites. La base de calcul qu'on prendra en compte sera l'épaisseur du volet, dont, pour un matériau donné, dépend la capacité d'isolation. Cette épaisseur variera donc suivant les qualités d'isolants et suivant le coefficient souhaité. De façon générale, elle pourra se situer antre 3 cm pour de petites surface: 1'oceultat on, elles que les fenetres, et 12 2 cm pour des surfaces allant jusqu'à 30 m et plus pour des piscines et des bâtiments industriels et agricoles. La largeur du volet, la même que celle du vitrage, sera au minimum de 6 fois l'épaisseur du volet, c.à.d. de 18 cm et pourra être plus importante dans la limite de contraintes mécaniques imposées. La largeur répondant -aux conditions optimales pour des grandes baies est de 70 cm environ. Le matériau d'isolation thermique utilisé pour la fabrication du volet pourra être choisi parmi les matériaux classiques, p.ex. des mousses de matière plastique ou de la laine de verre. La face du volet exposée aux rayonnement solaire pourra être rendue réfléchissante. Un dispositif échangeur de chaleur à circulation de fluide pourra être incorporé à cette face supérieure. En variante, des lamelles noirs métalliques espacées, amovibles (démontables pour la saison d'été; pourraient être placées à cet geur LYermlqÜe. De même, la surface du volet pourra constituer elle-même l'échangeur et, dans ce but, avoir une-teinte foncée et offrir une surface maximum d'échange p.ex. par gaufrage. La pose du système selon l'invention ne.pose pas de problèmes et présente une grande souplesse. En effet, il peut être préfabriqué et livré sur le chantier dans un cadre, mais aussi il sera suffisant de munir le pré cadre fixé à la feuillure de quelques éléments isolés, tels que le linteau et le seuil, pour recevoir le système. En ce qui concerne le cadre, celui-ci est un cadre traditionnel destiné à être fixé au dormant de la feuillure et comprenant deux mene aux latéraux, un seuil et un linteau. Dans les meneaux latéraux sont fixés les axes de pivotement pour les couples volet-v-itr.age, ainsi que des traverses horizontales intermédiaires munies de supports pour porter lesdits axes en plusieurs endroits sur-leur longueur. iwans le seuil et le linteau sont ménagés les points d'ancrage d'un meneau central, s'encastrant dans les traverses, qui divise la surface de la baie dans le sens vertical, afin de soutenir fermément les axes et les traverses. Pour de larges baies,le meneau central permet de réduire la longueur des lamelles de vitrage. Le linteau peut être associé à un coffre technique contenant un dispositif de commande manuelle ou mécanique et de verrouillage des lames de vitrage et de volets. Les axes horizontaux de pivotement,en un matériau plein ou creux, auront un espacement régulier correspondant à la largeur du volet ou du vitrage augmentée de l'épaisseur d'un ou plusieurs joints d'étanchéité, d'environ 20 cm au minimum, de préférence d'environ 70 cm. Ces axes seront porteurs des volets et des vitrages, qui sont munis de supports incorporés d'axe régulièrement espacés et décalés longitudinalement les uns par rapport aux autres pour qu'un axe puisse servir de support à un volet et à un vitrage, tout en étant soutenu lui-même aux deux extrémités et au moyen de supports incorporés dans les traverses. On peut également, au lieu d'axes, se servir d'un emboitement d'un téton mâle porté par le cadre du vitrage avec un élément femelle porté par le volet. Les axes ou les organes servant à l'emboîtement seront portés aux deux extrémités par les bâtis latéraux de précadre, tels que les meneaux. D'autres particularités de l'inve-ntion apparaitront à la lumière de la description des dessins, dont la figure 1 présente une vue schématique en élévation de la façade intérieure de la fenêtre avec les volets fer més les figures 2a, 2b et.2c les vues en coupe selon la ligne A-A de la figure 1, respectivement avec les volets abai ssés à fond (2a), avec les volets fermés (2b) et avec les volets en position intermédiaire (2c) la figure 3 une vue en coupe selon la ligne A-A de la fig. 1 avec le vitrage relevé la figure 4 une vue en perspective de la traverse la figure 5 une vue en perspective du vitrage la figure 6 une vue en perspective du volet la figure 7 une vue agrandie d'une portion de la fenêtre la figure 8 une vue en coupe selon A-A de la figure 7, et la figure 9 une vue en coupe selon B-B de la figure 7. La fenêtre composée de couples 1 formés par un vitrage 10 et un volet 20 est placée dans un cadre composé des deux meneaux latéraux 2, d'un linteau 3 et d'un seuil 4. Des traverses horizontales 5 portant des axes de pivotement 6 sont scellées dans les meneaux 2 et leur espacement correspond à la largeur de vitrages 10 et de volets 20. Dans le seuil 4, qui ne porte que le volet 20, sont vi- - sibles les supports 20a de ce volet. A la partie supérieure de la fenêtre est fixé un vitrage 10 seulement. Le vitrage 10 (fig.5) est composé d'une vitre 12 placée dans cadre 11, dont un côté longitudinal est muni de supports d'axe lOa. Le volet 20 (fig.6) est également muni de supports d'axe 20a espacés régulièrement, ainsi que, sur une de ses faces, de dispositifs indiqués schématiquement en 21 pour le montage éventuel d'un échangeur de chaleur 25 (fig.2a et b) en forme d'ailettes ou de tubes à circulation d'eau. La face des volets destinée à recevoir l'échangeur est une face réfléchissante. Deux joints d'étanchéité 13 et 14 sont placés sur les cotés longitudinaux. La traverse 5 (fig.4) scellée dans les meneaux latéraux 2 est également munie de supports d'axe 5a. Les meneaux 2 portent aussi des supports d'axe 2a. Le cadre de la fenêtre est placé entre les dormants 30 de la feuillure, le linteau 3 et le seuil 4. ha partie supérieure du cadre est associée à un coffre technique 31. Les figures 2a, 2b,-2c et 3 montrent les conditions d'utilisation de la fenêtre selon l'invention. Avec les vitrages fermés (2a,2b et 2c),. les volets peuvent pivoter de la position ouverte (position basse) à la position fermée (position haute) en passant par des positions intermédiaires. Ainsi, en position basse, le volet faisant un angle de 1240 avec la verticale, (fig.2a) le volet reçoit les rayons de soleil d'hiver, sans jouer le rôle de capteur de chaleur. Dès que le soleil est perçu comme une gêne, on fait pivoter le volet vers le #aut(fig.2c) por servir de pare-soleil et de capteur de chaleur. La chaleur reçue est échangée avec l'air ambiant de la pièce circulant par convection. Des ailettes métalliques de couleur foncée fixées à la face extérieure du volet favorisent un tel échange. En variante, la face extérieure du volet peut être rendue brillante, auquel cas le volet est utilisé comme pare-soleil. En position fermée (fig.2b), adopté p.ex. la nuit, les joints 13 placés sur les côtés longitudinaux libres de volets coopèrent avec les joints 14 placés à proximité de la suspension du volet et créent une étanchéité suffisante et une fermeture présentant une garantie contre l'effraction. Les vitrages 10 en double lame de verre favorisent en position fermée une excellente isolation thermique et phonique. Aptes à pivoter dans le sens de l'ouverture au dessus de leur axe de suspen sion, les vitrages en position relevée (fig.3) permettent une bonne aération de locaux et notamment une évacuation vers l'extérieur de la chaleur emmagasinée par les volets fonctionnant comme paresoleil. Les mouvements des volets et des vitrages peuvent être synchronisés au moyen p.ex. de deux mécanismes de commande, un pour les volets et un autre pour les vitrages. De tels mécanismes peuvent être actionnés manuellement ou par un moteur. Le caisson technique 31 est destiné à loger le mécanisme de relevage des vitrages p.ex. au moyen de courroies fixés sur les cadres de vitrages et enroulées sur une poulie située à la partie haute dans le caisson technique. Le mécanisme de commande de volets,p.ex. au moyen de courroies ou bielettes, comporte un système à contre-poids ou à ressort qui permet de maintenir le volet en position choisie. Un système de verrouillage opérant p.ex. au moyen de clavettes et de tenons permet le blocage de volets et de cadres de vitrages par une simple rotation d'une manivelle, le verrouillage intervenant à la fin du relevage des vitrages. Les fenêtres ou baies vitrées selon 11 invention peuvent revêtir d'autres formes que celles décrites et on peut apporter dans la réalisation de celles-ci des variantes à la portée de l'homme de l'art. Ainsi, des orifices d'aération peuvent être placés dans le seuil du cadre de la fenêtre pour réaliser une ventilation supplémentaire. Par ailleurs, le cadre peut être rendu escamotable de manière à ce que la baie vitrée s'efface entièrement en laissant un passage libre vers l'extérieur de la façade. REVENDICATIONS. 1. Fenêtre, baie ou façade vitrée munie de volets orientables permettant le captage d'énergie solaire, l'isolation thermique et phonique, l'oc cultation et la ventilation des locaux, caractérisée par une succession dans le plan de la façade des couples formés par un volet (20) et un vitrage (10), les deux en forme de bande ou lame horizontale, orien tables indépendamment selon un axe longitudinal commun (6) par pivote ment vers l'intérieur du local autour dudit axe, le volet (20) pivo tant entre une position haute de fermeture au dessus de l'axe (6) si tuée dans un plan parallèle à celui de la façade, légèrement décalé vers l'intérieur du local et une position basse au dessous de son axe (6) en passant par des positions intermédiaires, dans lesquelles il peut être stabilisé, et le vitrage (10) pivotant entre une position basse de fermeture au dessous de l'axe (6), située dans un plan parallèle à celui de la façade, légèrement décalé vers l'extérieur du local, et une position d'ouverture pour la climatisation et l'aération. 2. Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle com prend au moins une traverse horizontale (5) munie de supports d'axe (5a) régulièrement espacés et fixée à ses deux extrémités aux meneaux latéraux (2) du cadre de la fenêtre. 3. Fenêtre selon la revendication î ou 2, caractérisée en ce qu'un cté longitudinal du volet (20) et du cadre de vitrage (10) est muni de supports d'axe (20a,10a) régulièrement espacés, les positions des supports d'axe de la traverse (5a), du volet (20a) et du cadre de vi trage (lova) étant décalés sur l'axe longitudinal les unes par rapport aux autres, pour qu'une tringle unique puisse servir de support et d'axe de pivotement au volet et au vitrage. 4. Fentre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'angle de pivotement maximum du volet est de 1250. 5. Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée-en ce que le volet (20) possède une structure d'un panneau isolant. 6. Fenêtre selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface extérieure du volet (20) est une surface réfléchissante et un dispo sitif amovible d'échange de chaleur (25) en forme d'ailettes espacées est fixé sur cette face du volet. 7. Fenêtre selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface extérieure du volet (20) est une surface réfléchissante et un dispo sitif d'échange de chaleur (25) en forme de tubes peints en noir à circulation de fluide raccordés à un système de récupération de cha leur est fixé à cette face du volet. 8. Fenêtre selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface. extérieure du volet (20) est de couleur foncée et présente une con figuration qui lui confère une surface d'échange importante. 9. Fenêtre selon la revendication 5, caractérisée en ce que les cotés longitudinaux du volet portent des joints d'étanchéité (13,14), de sorte qu'en position fermée, le joint (14) du côté longitudinal por tant des supports d'axe d'un volet vienne en contact du joint (13) por té par le côté longitudinal opposé à celui portant les supports d'axe du volet adjacent au premier. 10. Fenêtre selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est placée dans un cadre comprenant deux meneaux latéraux (2), un linteau (3) et un seuil (4). 11. Fenêtre selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est placée directement dans le précadre de l'ouverture. 12. Fenêtre selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un meneau central muni de supports d'axe aux niveaux correspondant à ceux des traverses (5) et fixé au linteau (3) et au seuil (4) du cadre. 13. Fenêtre selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le linteau (3) est associé à un coffre technique, dans lequel sont logés les mécanismes de commande et de verrouillage synçhrinisés des volets (20) et des vitrages (10).