Brevet FR2544364A1 — publié le 19841019

BATIMENT A TOITURE COMPORTANT UNE ISOLATION INTEGREE ET DES MOYENS DE RECUPERATION DES CALORIES SANS CAPTEUR SOLAIRE La présente invention a pour objet un bâtiment à toiture comportant une isolation intégrée et des moyens de récupération des calories sans capteur solaire. L'invention s'applique plus particulièrement aux bâtiments d'habitation individuels et notamment aux bâtiments de petite taille, tels que des chalets utilisés comme résidences secondaires. Les maisons qui ne sont pas habitées en permanence posent un problème important en ce qui concerne le maintien d'une température minimale en période hivernale, afin d'éviter les dégradations dues au gel et à l'humidité. La solution la plus utilisée consiste à laisser fonctionner en permanence l'installation de chauffage, ce qui, d'une part, constitue une formule onéreuse et, d'autre part, présente des risques en matière de sécurité, notamment lorsque l'installation fonctionne au ralenti pendant des périodes de temps importantes. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le bâtiment qu'elle concerne comprend une toiture en forme d'ogive, dont les parties basses redescendent sensiblement jusqu'au niveau du plancher de l'étage inférieur du bâtiment, la toiture comprenant, vue en coupe transversale, une couche de matière isolante comprimée entre deux panneaux dont celui tourné vers l'extérieur du bâtiment délimite, avec un panneau qui lui est parallèle, une lame d'air susceptible d'être mise en communication avec l'intérieur du bâtiment, le panneau délimitant la lame d'air du côté extérieur portant des pièces de couverture réalisées en un matériau bon absorbant des rayons solaires, tel que du bardeau. Un tel bâtiment est généralement orienté est-ouest de façon que l'un des pans du toit soit tourné du côté sud et profite d'un ensoleillement maximal. La forme de la toiture est très intéressante, car permettant de limiter les déperditions calorifiques, et possèdant une inclinaison qui convient parfaitement au captage solaire hivernal. L'effet de captage solaire est amélioré du fait de la grande surface de toiture par rapport au volume habitable. C'est ainsi que, pour un petit chalet, la surface de la couverture peut être de l'ordre de 80 m2, pour un volume habitable de 140 m3. L'utilisation de bardeaux comme éléments de couverture est très intéressante du fait du coefficient d'absorption de ce matériau qui est de 0,94. D'un point de vue pratique, en période diurne, la toiture va capter les rayonnements solaires et assurer un échauffement de la lame d'air, qui peut circuler de façon à chauffer l'intérieur du bâtiment. Avantageusement, la lame d'air correspondant au pan de toiture tourné vers le nord est statique, tandis que la lame d'air correspondant au pan de toiture tourné au sud est statique quand sa température est inférieure à la température de référence, qui peut être celle du volume habitable, et dynamique quand sa température est supérieure à la température de référence. La lame dynamique permet le transfert des calories vers l'intérieur du bâtiment, tandis que la lame statique renforce la capacité d'isolation de la toiture. Le chauffage de base ainsi obtenu peut être avantageusement complété par un chauffage électrique à l'aide de panneaux radiants comprenant des films rayonnants incorporés dans les éléments constitutifs de la toiture du côté intérieur au bâtiment. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fixation des pièces de couverture sur leur support est réalisée au moins au niveau de la lame dynamique, par l'intermédiaire de clous en cuivre traversant ladite lame d'air. Cette solution est intéressante du fait de l'excellente conductibilité thermique du cuivre qui, en période diurne, participe de façon sensible à l'échauffement de la lame d'air. A titre d'exemple, pour une toiture d'une surface de 80 m2 la surface d'échange obtenue avec les clous en cuivre est de l'ordre de 1 m2. Selon une forme d'exécution permettant une accumulation de calories, le bâtiment comprend un pylône central creux s'étendant sur toute sa hauteur et contenant des éléments secs d'accumulation thermique, tels que des galets, la partie haute du pylône communiquant avec la partie haute de la lame d'air dynamique de la toiture et la partie basse du pylône communiquant avec un conduit dont l'autre extrémité débouche en partie basse de la lame d'air dynamique de la toiture, ce conduit étant équipé d'une turbine apte à assurer la circulation d'air dans la toiture et le pylône, de haut en bas dans la toiture et de bas en haut dans le pylône. Les moyens de commande du fonctionnement de la turbine comprennent deux sondes de ~ température disposées, respectivement, dans le pylône et dans la lame d'air de la toiture, de façon à assurer le fonctionnement de la turbine lorsque la température de la lame d'air est supérieure à celle relevée à l'intérieur du pylône, et à provoquer l'arrêt de la turbine dans le cas inverse. D'un point de vue pratique, en période diurne et par temps ensoleillé, si la température de la lame d'air est supérieure à celle mesurée à l'intérieur du pylône, la lame d'air circule et assure un transfert de calories vers les galets contenus dans le pylône. Lorsque la température à l'intérieur du pylône est supérieure à la température de la lame d'air, celle-ci devient statique et renforce la capacité d'isolation de la toiture. Le chauffage de l'intérieur du bâtiment est alors réalisé par déperdition calorifique du pylône vers le volume habita ble. Cet agencement est très intéressant car permettant le maintien hors gel d'un bâtiment, sans nécessiter aucun chauffage d'appoint. Selon une forme d'exécution de ce bâtiment, la toiture est réalisée à partir de deux séries d'éléments dont chacune correspond à un pan de toit, chaque élément possèdant une forme de demi-ogive, et comprenant une couche d'éléments isolants comprimés entre deux panneaux, une lame d'air délimitée par l'un des deux panneaux précités et un autre panneau qui lui est parallèle, chaque élément étant limité latéralement par deux bandeaux, en forme d'arc formant l'ossature porteuse, les différents éléments de chaque série étant juxtaposés et solidarisés par des tirants s'étendant sur toute la longueur de l'assemblage, les éléments de deux séries étant arc-boutés à leurs extrémités supérieures au niveau du faîtage. Après assemblage des différents éléments les uns aux autres, les pièces de couverture sont mises en place, ce qui permet de masquer les joints entre les éléments. Ces éléments sont très intéressants car, étant autoporteurs, et pouvant être préfabriqués en usine, ne nécessitant qu'un simple assemblage sur le lieu de construction. I1 est prévu des éléments spéciaux pour les extrémités, comportant des forgets. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce bâtiment Figure 1 en est une vue en perspective, une partie des pièces de couverture étant arrachée; Figure 2 en est une vue en coupe transversale à échelle agrandie Figure 3 est une vue partielle à échelle plus agrandie encore de ltun des éléments constitutifs de ce bâtiment Figure 4 est une vue en coupe de ce bâtiment à échelle réduite, selon la ligne 4-4 de figure 2. Comme montré à la figure 1, ce bâtiment comporte deux façades dont l'une (2) est visible au dessin, les autres façades orientées sensiblement au nord et au sud étant constituées par les prolongements de la toiture (3) qui possède une forme générale d'ogive. Comme montré à la figure 2, ce bâtiment comprend un soubassement (4) en béton armé supportant un plancher préfabriqué (5). Les deux parois d'extrémité (2) du bâtiment sont réalisées de façon traditionnelle. Le reste du bâtiment est réalisé à partir d'un certain nombre d'éléments (6) dont chacun possède la forme générale d'une demi-ogive. Chaque élément (6) comprend une couche de matériau isolant thermique (7) comprimée entre deux panneaux, respectivement, (8) situé du côté intérieur du bâtiment et (9) situé du côté de l'extérieur de celui-ci. Par place, certains panneaux sont équipés de films rayonnants de chauffage à basse température. Les panneaux (8), situés du côté de l'intérieur du bâtiment peuvent posséder une finition intérieure par exemple a l'aide d'un vernis. Parallèlement au panneau (9) s'étend un panneau (10) en contreplaqué délimitant avec celui-ci une lame d'air (12). La rigidité de l'élément (6) est obtenue par l'intermédiaire d'un certain nombre de bandeaux (13) en forme d'arcs, dont deux sont disposés aux extrémités de l'élément et dont deux autres sont disposés au centre de celui-ci. Comme montré à la figure 3, chaque élément (6) présente un certain nombre d'orifices traversants (14). D'un point de vue pratique, les différents panneaux des deux séries de panneaux constitutives des deux pans du toit sont juxtaposés, les panneaux d'une même série étant assemblés par des tirants montés à l'intérieur des passages (14). Une fois les éléments (6) en place, les pièces de couverture (15) constituées par des bardeaux sont fixées à l'aide de clous en cuivre (16) traversant la lame d'air (12), comme montré aux figures 2 et 3. Il ressort des figures 2 et 4 qu'à l'intérieur du bâtiment est disposé un pylône (17) en béton armé qui, s'étendant sur toute la hauteur de celui-ci, contient des galets (18) qui reposent sur une grille (19) avec interposition d'un caillebotis (20). La partie haute du pylône (17) débouche dans un collecteur (22) communiquant avec l'extrémité supérieure de la lame d'air du pan de toiture orienté au sud, et situé sur la droite à la figure 2. Au contraire, la lame d'air correspondant au pan de toiture orienté au nord est statique. L'extrémité inférieure du pylône (17) communique avec un caisson (23) isolé thermiquement à l'aide d'éléments (24) dans lequel est montée une turbine (25). Ce caisson 123) communique également par une tubulure (26) avec l'extrémité inférieure de la lame d'air du pan de toiture orienté au sud. La turbine (25) est susceptible d'assurer le déplacement de l'air de bas en haut dans le pylône et de haut en bas dans la toiture, lorsque la température au niveau de celle-ci est supérieure à la température dans le pylône, assurant ainsi le transfert de calories vers les galets (18). Le pylône restitue des calories vers l'intérieur du bâtiment, réalisant ainsi un chauffage de base. Comme montré à la figure 2, en fonction de l'utilisation des différentes parties du bâtiment, il est possible de réaliser une isolation partielle (27) de certaines pièces de celui-ci en fonction de leur usage. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un bâtiment préfabriqué de structure extrêmement simple, puisque les éléments sont autoporteurs, comportent une isolation et des moyens de récupération des calories intégrés. En outre, cette structure assure, pour un coût modique qui est celui de l'électricité nécessaire au fonctionnement de la turbine, le chauffage de base du bâtiment, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas d'une résidence secondaire dans laquelle une température minimale doit être assurée en période inoccupée. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce bâtiment, décrite ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que ce bâtiment pourrait ne pas comporter de pylône, la lame d'air dynamique étant introduite directement dans le volume habitable sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'inven- tion. - REYENDICATIONS- 1. - Bâtiment, caractérisé en ce qu'il comprend une toiture en forme d'ogive, dont les parties basses resdescendent sensiblement jusqu'au niveau du plancher de l'étage inférieur du bâtiment, la toiture comprenant, vue en coupe transversale, une couche de matière isolante (7) comprimée entre deux panneaux (8, 9) dont celui (9) tourné vers l'extérieur du bâtiment délimite, avec un panneau (10) qui lui est parallèle, une lame d'air (12) susceptible d'être mise en communication avec l'intérieur du bâtiment, le panneau (10) délimitant la lame d'air du côté extérieur portant des pièces de couverture (15) réalisées en un matériau bon absorbant des rayons solaires, tel que du bardeau. 2. - Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame d'air correspondant au pan de toiture tourné- vers le nord est statique, tandis que la lame d'air correspondant au pan de toiture tourné au sud est statique quand sa température est inférieure à la température de référence, qui peut être celle du volume habitable, et dynamique quand sa température est supérieure à la température de référence. 3. - Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la fixation -des pièces de couverture sur leur support est réalisée au moins au niveau de la lame dynamique, par l'intermédiaire de clous en cuivre (16) traversant ladite lame d'air. 4. - Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bâtiment comprend un pylône central creux (17) s'étendant sur toute sa hauteur et contenant des éléments secs d'accumulation thermique (18), tels que des galets, la partie haute du pylône communiquant avec la partie haute de la lame d'air dynamique de la toiture et la partie basse du pylône communiquant avec un conduit (26) dont l'autre extrémité débouche en partie basse de la lame d'air dynamique de la toiture, ce conduit étant équipé d'une turbine (25) apte à assurer la circulation d'air dans la toiture et le pylône/ de haut en bas dans la toiture et - de bas en haut dans le pylône (17). 5. - Bâtiment selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande du fonctionnement de la turbine comprennent deux sondes de température disposées, respectivement, dans le pylône (17) et dans la lame d'air de la toiture, de façon à assurer le fonction nement de la turbine lorsque la température de la lame d'air est supérieure à celle relevee à l'intérieur du pylône, et à provoquer l'arrêt de la turbine dans le cas inverse. 6. - Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la toiture est réalisée à partir de deux séries d'éléments (6) dont chacune correspond à un pan de toit, chaque élément (6) possèdant une forme de demi-ogive, et comprenant une couche d'éléments isolants (7) comprimés entre deux panneaux (8, 9), une lame d'air (12) délimitée par l'un (9) des deux panneaux précités et un autre panneau (10) qui lui est parallèle, chaque élément étant limité latéralement par deux bandeaux (13), en forme d'arc formant l'ossature porteuse, les différents éléments de chaque série étant juxtaposés et solidarisés par des tirants s'étendant sur toute la longueur de l'assemblage, les éléments de deux séries étant arc-boutés à leurs extrémités supérieures au niveau du faitage.