Brevet FR2542799A3 — publié le 19840921

FR 2542799 A3 19840921 FR 8321368 A 19830204 La présente invention concerne un Volet transparent assurant une isolation dynamique de vitrage et un captage solaire en allège. a) Utilisation de l'Energie Solaire et isolation La conception thermique de ce vitrage fait appel à des techniques d'isolation dynamique associées à une collecte solaire à très fort degré d'intégra- tin architectural. Deux procédés sont mis en oeuvre 1 - Vitrage dynamique (fig. 1) Principe - les parois vitrées sont les zones de plus fortes déperditions thermiques, de par leur faible pouvoir isolant et leur relative perméabilité à l'air. Un soin tout particulier leur est apporté, permettant d'améliorer grandement l'isolation et la collecte solaire. Le système dynamique utilise une V.H.C. simple flux avec entrée d'air par les vitrages. L'air neuf circule avant introduction entre un volet transparent et le vitrage proprement dit. (ooge A A fig. 1) . De nuit, l'utilisation de double rideaux permet à l'air entrant de circuler dans une seconde lame d'air avant une introduction dans l'ambiance, ce qui augmente considérablement l'efficacité du système dynamique. . De jour, le vitrage ne comporte qu'une seule lame de circulation d'air, mais son pouvoir de collecte solaire est considérablement amélioré grâce à la technologie adoptée. Le volet transparent disposé légèrement en avant du plan de la paroi, est prolongé au niveau de l'allège de fenêtre et constitue un capteur solaire à air de très haute efficacité car fonctionnant à bas niveau de température sur le renouvellement d'air. b) Les Performances Techniques d'un tel système peuvent être estimées grâce aux caractéristiques suivantes - Le coefficient K/ équivalent nocturne (vitrage dynamique double lame) est K=1,3 W/m20C pour un débit d'air de 10 m3 par heure par m2 de vitrage traité. - Le coefficient K diurne (vitrage dynamique simple lame) sans tenir compte des apports solaires, est de : K # 2 WIm20C pour ce meme débit d'air. Le comportement solaire du vitrage est lié aux caractéristiques suivantes: - La surface utilisée en allège est un capteur solaire à air - Le facteur solaire du vitrage est considérablement amélioré du fait de la position du volet transparent, en avant de la façade et légèrement plus grand que l'ouverture. - Les déperditions à travers la vitre intérieure diminueront du fait de l'élé- vation de la température d'air dans l'espace volet-vitre. - L'ensemble du vitrage peut-être modélisé par un vitrage de coefficient K 2 W/m2 C associé à un capteur solaire à air dont la surface est celle de l'al lège et dont l'efficacité de captation est de 4Q 110 Ceci conduit à un gain sur la campagne de chauffe par rapport à un vitrage traditionnel de 180 kwh par m2 de capteur d'allège et 280 kwh au titre des déperditions. En comparaison à un double vitrage, nous aurons 200 kwh en préchauffage et 250 kwh pour les déperditions soit pour un prix moyen de kwh de 0,6 F une économie annuelle par élément standard de vitrage de 270 F, en exposition Sud pour le climat ~ORIENT". Le comportement Jour-Nuit du vitrage permet d'obtenir un bilan de campagne de chauffe plus économique que celui du double vitrages associés à une V.M.C. double flux à 60 %. Ceci sans préjuger d'une éventuelle récupération sur l'air extrait, devenue possible, au niveau d'une pompe à chaleur sur air extrait ou d'un système solaire complémentaire. La mobilité du volet permet l'adaptation au fonctionnement été. La flexi bilité des performances techniques du système est très grande Le système est comparable, dans son principe à une serre. Mais les inconvénients liés à cette solution, prix de revient élevé, problèmes "été" sont éliminés. Le Volet de protection extérieur dinlhue les perméabilités parasites à l'air des ouvrants. C) Adaptabilité du Produit La Technologie utilisée au niveau du volet transparent, panneau de polycarbonate sur cadre aluminium, ouvrant en translation, permet de satisfaire aux exigences protection des biens. Les volets traditionnels deviennent inutiles. Les doubles rideaux joue le r & e de volets optiques tout en s'intégrant à l'espace intérieur. Ils sont montés sous une cantonnière étudiée pour présenter une étanchéité au flux d'air entrant dans sa partie supérieure Des bandes velcro assurent l'étanchéité latérale. Les problèmes de condensation sur les vitrages et leur chassis dus aux ponts thermiques, aux infiltrations parasites, disparaissent. Sur le plan acoustique, nous avons ici un comportement de double fenêtres bien supérieur à celui d'un double vitrage. N'exigeant qu'une V.M.C. simple flux, pouvant etre monté dans la plupart des cas sur une façade existante, le système est particulièrement adapté à une réhabilitation en pavillonnaire comme en collectif. Ce champ d'application nous semble particulièrement favorable car nous ne connaissons pas actuellement de technologie simple, facile à mettre en oeuvre, de coût peu élevé susceptible de solariser partiellement un collectif tout en isolant ses points faibles. ANNEXE - CAPTAGE SOLAIRE ACTIF : Volet transparent associé à un capteur à air de toiture. a) Quelques idées forces nous ont guidé dans la conception du système actif. La collecte solaire doit non seulement correspondre à des économies sur le plan de l'énergie mais également sur un plan économique, ce qui condamne tout système à forte puissance instantanée, à stocKage lourd ou à circuit et régula- tion sophistiqués. Les organes capteurs ne doivent pas apporter de contraintes architecturales entrainant des pertes de volumes ou des problèmes de mise en oeuvre. Nous avons intégré nos capteurs dans les volumes perdus : combles. Le réseau aéraulique est très réduit et le stockage est en dalle. L'efficacité économique du procédé est lié à sont temps de fonctionnement et sa puissance spécifique. Ceci impose à notre système d'être positif pour un rayonnement de suil faible et d'opérer à basse température. D'autre part, le stockage ne pouvant être que relativement faible, la puissance installée est modérée. Les bâtiments solaires sont fortement isolés, ce qui peut poser des problèmes de surchauffe en mi-saison ou en été, notre procédé, non seulement ne provoque pas d'apport supplémentaire d'été mais encore permet une évacuation de chaleur indésirable et apporte une inertie améliorant la régulation thermique du local. b) Fonctionnement de Jour (Hiver) Le capteur comporte un vitrage dynamique en toiture avec occultation possible par un système genre store vénitien à deux positions, très simplifié. Le volume du comble situé derrière le vitrage, isolé en plancher et rampant sert d'absorbeur au capteur. Le store vénitien est ouvert. (fig.2 point 2) L'air introduit en capteur vient des combles non utilisés. (comble isolé en plancher) . Une partie de cet air (100 m3/H) arrive par le vitrage dynamique et améliore ainsi les performances du capteur. L'autre partie, entre le capteur, derrière le vitrage, après avoir traversé le récupérateur statique sur air extrait. (DU = 100 m3 H). Nous utilisons une tourelle de V.M.C. double flux et son récupérateur, mais non le réseau de gaine habituellement associés. Cet air est alors chauffé par l'absorbeur puis repris par un ventilateur centrifuge et soufflé dans le hérisson de dalle inférieur. Celle-ci est isolée uniquement en périphérie. Le hérisson joue alors un rôle de plancher chauffant sans surcoût. Sa capacité est suffisante pour ne pas limiter ne temps le fonctionnement du captage par suite de température excessive en dalle. La mise en route du ventilateur de hérisson est assurée par un thermostat différentiel. Un thermostat assure la sécurité contre les surchauffes. Le Hérisson étant alimenté uniquement en air neuf chauffé (et sec), les problèmes d'odeur, de moisissure et autres, liés à un circuit fermé sont élimines. Les performances en captage sont considérablement améliorées du fait du préchauffage de l'air entrant par collecte des déperditions en vitrage dynamique ou par récupération sur l'air extrait. De plus, la surface de comble utilisez en capteur devient une surface légèrement positive pour les pièces correspondantes. Le gain global par m2 de capteur pour une saison de chauffe et pour le climat de LORIENT est de 200 kwh/m (vitrage Sud à 450 CO) dont 160 kwh transféré en hérisson 40 kwh fournit en plancher de comble. C) Fonctionnement Nuit (Hiver) (fig. 3) Le store vénitien pilotépar un lumimostat est (fig, point 2) de Le store vénitien piloté par un luminostat est fermé Le ventilateur de hérisson est coupé. Un circuit d'air est assuré par la V.M.C. double flux qui, au niveau des combles, aspire en volume hors capteur, préchauffe l'air dans le récupérateur, le souffe en volume capteur. Cet air ressort par le vitrage dynamique pour retourner en comble non traité. Nous avons ici une isolation de type pariétodynamique permettant d'améliorer considérablement les performances d'isolation au niveau du capteur et légèrement au niveau du Comble non traité. La température d'air en volume capteur est en effet nettement plus élevée que ce qu'elle serait entre deux nappes d'isolant de même épaisseur en isolation classique. Le flux de déperdition à travers le plancher comble est donc diminué Le gain global sur une période de chauffe a été calculé et ramené au m2. Pour le climat de "LORIENT" et notre technologie, ce gain est de 50 kwh par m2. Notre système assure donc. en fonctionnement Jour Nuit un gain global de 250 kwh par 2, à comparer aux performances classiques avant distribution d'un capteur à eau sous nos climats, qui se situent au niveau de 150 kwh m2. d) Fonctionnement "ETE" Normal (Fig. 3 # 4) 4) Le circuit d'air est identique au circuit "Nuit" "Hiver" (store vénitien est fermé). le comble capteur est alors protégé par le store et le rayonnement solaire parasite ayant pu entrer est évacué par l'air soufflé par la V.M.C. double flux. Le meme régime est adopté de jour comme de nuit. e) Fonctionnement "ETE" Chaud (fig, 3 & RTI ID=4.15 HE=6 WI=3 LX=1096 LY=1936 Le régime de jour sera identique au régime précédent. De nuit, le circuit d'air utilisé sera le circuit "Jour-Hiver" mais cette fois ce sera l'air nocturne frais sans chauffage solaire qui sera soufflé dans le hérisson. Le système se comporte alors en régulateur de température autour d'une consigne de température de dalle. G - APPLICATION INDUSTRIELLE 1) Réhabilitation thermique de l'habitat ancien par pose en façade du volet transparent et implantation d'une V.M.C. simple flux en extration 2) Association des Volets dynamiques à un système type pompe à chaleur sur air extrait ou captage solaire tel que celui écrit en annexe. REVENDICATIONS 1) Dispositif -dit volet transparent (6) - fait d'un cadre Alu (2) monté sur glissière (1) et rail (9) et manoeuvrant par galets de roulement (8). 2) Dispositif(6) possédant une gâche de blocage (11), un profile de calage latéral (10). 3) Dispositif (6) associé avec une fenêtre (5) munie d'un régulateur d'air (4) et occultée par double rideau (7) montés sur cantonnière (3). 4) Dispositif (6) réalisé en matériau incassable et son montage permet une protection des biens. REVENDICATIONS 5) Adaptation d'un store à lames type vénitien (2) ouvert le jour (fig.2) fermé la nuit (fig3) et d'un film plastique (10) 6) Dans des combles perdus, (1) à toiture non isolée (8) adaptation d'une V.M.C. double flux (2) - Combles devenant alors combles serres (6) avec toiture isolée perméodynamique (9) 7) La V.M.C. est munie d'un tourelle dtinsuflation (7) vers le hérisonnage, une extraction d'air vicié (5) et un rejet d'air vicié (4). REVENDICATIONS 8) Dispositif (5) associé à un système type pompe à chaleur (3) ou capteur solaire dynamique (1 > . 9) La toiture est perméodynamique (2) 10) Le système est également composé d'une tourelle d'insuflation (4)