Brevet FR2547397A1 — publié le 19841214

Procédé de climatisation de bâtiments par ventilation naturelle, et bâtiments climatisés suivant ce procédé. La présente invention concerne un procédé de climatisation de bâtiments par ventilation naturelle. Ce procédé est plus spécialement destiné à la climatisation des bâtiments dans les pays chauds et humides, tels que les pays à climats tropicaux. L'invention vise également les bâtiments climatisés par la mise en oeuvre de ce procédé et agencés pour autoriser cette mise en oeuvre. Il est connu que les habitations traditionnelles des pays chauds et humides réalisées à l'aide de matériaux legers (par exemple cases exécutées avec murs et cloisons en bois et toiture en tôle). sont généralement bien adaptées aux climats de ces pays. Toutefois, l'évolution de l'habitat, comme la nécessité de construire des maisons et autres bâtiments offrant une meilleure résistance aux pertur bations atmosphériques violentes (cyclones) ou aux incendies, ont conduit à utiliser les procédes de constructions modernes "en dur" (aggloméré ou béton) développes dans les pays à climats tempérés. Cependant, dans les pays à climats chauds et humides, ces procédés sont générateurs d'importants inconvénients découlant de leur inadaptation actuelle à ces climats. L'un de ces inconvénients découle du fait que les habitations actuelles édifiées "en dur" sont de véritables accumulateurs thermiques ; elles stockent en effet une grande partie de l'énergie solaire (5 kWh/m2/jour) de la journée, et cela souvent malgré une bonne exposition aux vents dominants. Cette chaleur est restituée la nuit, ce qui rend la maison pratiquement invivable durant les périodes nocturnes, alors qu'au dehors la température est relativement fraîche. On pallie aux effets pénibles de cette situation, en équipant les habitations ou tout au moins les chambres à coucher de ces dernières, d'installations ou d'appareils de climatisation à fonctionnement électrique, Cependant, outre son prix de revient non négligeable, un climatiseur de rendement moyen doit avoir une puissance d'au moins 3 kW, de sorte que son utilisation est relativement coûteuse, On aboutit ainsi à une situation draisonnable suivant laquelle on consomme autant d'électricité dans les pays chauds et humides pour se rafraichir que dans les pays à climats tempérés pour se réchauffer durant l'hiver. Cette surconsommation pèse lourdement sur les economies des pays a climats tropicaux dont les usines de production de courant électrique sont generalement constituées par des centrales thermiques fonctionnant à l'aide de produits pétroliers dont ils ne sont pas producteurs. Un autre inconvénient des constructions en dur" actuelles réside dans le fait que ces dernières favorisent la condensation de l'eau dans les cloisons et, par là, le développement des moisissures (avec un air chaud et humide, il suffit de baisser la température de quelques degres à l'intérieur des maisons pour que l'eau précipite).Il se produit ainsi des altérations des parois et des cloisons, et même, parfois, des enduits, dues à cette condensation, tandis que les moisissures attaquent le linge dans les armoires et abtment les meubles Il s'est avéré, en outre, que la solution consistant à isoler les murs et cloisons des bâtiments ne convenait pas aux pays à climats tropicaux car, outre le fait qu'elle augmente considérablement le prix de revient des maisons, l'isolant se comporte mal en atmosphere chaude et humide (condensation d'eau, accumulateur de moisissures, de parasites et aussi de rongeurs) . Le procédé de climatisation et les bâtiments climatisés selon la présente invention ont notamment pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés des maisons actuelles réalisées "en dur" dans les pays chauds et humides. Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce à un procédé de ventilation naturelle suivant lequel on crée une aspiration d'air à la partie supérieure du bâtiment en exploitant le chauffage du toit de ce dernier au moyen de l'énergie solaire, et en ce qu'on utilise cet effet d'aspiration pour engendrer une circulation d'air frais et neuf à l'intérieur dudit bâtiment. Les bâtiments climatisés selon la présente invention sont remarquables par le fait qu'ils comportent : d'une part, une toiture agencée pour autoriser un chauffage de l'air à la partie supérieure du båtiment, au moyen de l'énergie solaire, en même temps que l'évacuation de l'air ainsi chauffe hors dudit bâtiment, de manière a créer un appel d'air a la partie inférieure de cette toiture, et, d'autre part, une entre de prise d'air frais et neuf, et un circuit ménage à l'intérieur dudit bâtiment pour permettre la circulation de l'air frais aspiré par ladite toiture et aboutissant à ladite partie inférieure de cette dernière. Grâce à ce procédé et à cet agencement des btiments, on obtient une ventilation naturelle desdits bâtiments procurant de nombreux avantages. La climatisation ou l'aération des bâtiments est obtenue au moyen d'une energie naturelle et gratuite, ne nécessitant aucun transport et l'utilisation d'aucune machine. On supprime toute possibilité dsaccumulation de calories durant les périodes d'ensoleillement, puisque les calories sont constamment rejetées à l'extérieur de la toiture aspirante. Grâce à la circulation d'air constamment entretenue, on obtient une action permanente d'assèchement qui évite les condensations et s'oppose à l'apparition de moisissures. L'air est constamment renouvelé à l'intérieur de la maison, l'air vicie étant, en permanence, évacué à l'extérieur de cette dernière, Le procédé selon l'invention permet d'édifier des maisons et bâtiments bioclimatiques climatises par ventilation naturelle et grâce auxquels il est possible de réaliser des économies d'énergie considérables. La mise en oeuvre du procédé de l'invention nécessite l'édification de :maisons et bâtiments comportant des murs et un toit à double paroi, de sorte que ces maisons et bâtiments sont plus légers et forment, d'autre part, des ensembles monocoques et, par conséquent, anti-sismiques, Ces bâtiments peuvent être aisément exécutes à l'aide de tout procédé de construction industrialisée convenable, tels ceux couramment mis en oeuvre actuellement ce qui permet leur édification aux prix de revient les plus compétitifs. Le procédé de climatisation selon l'invention peut aussi autre appliqué à des maisons et bâtiments déjà édifiés. Les buts, caractéristiques et avantages susmentionnés, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans 1 lesquels : La figure 1 est une vue en coupe verticale et à caractère schématique daune maison bioclimatique selon l'invention. Les figures 2, 4 et 6 sont des vues partielles, à caractère schématique et en coupe verticale, d'exemple de réalisation de murs creux utilisables pour l'édification de maisons et bâtiments bioclimatiques suivant l'invention. Les figures 3, 5 et 7 sont des vues en plan et en coupe selon les lignes 3-3, 5-5 et 7-7, respectivement, des figures 2, 4 et 6, La figure 8 est une vue partielle, en coupe verticale, d'un mur creux à double paroi, exécuté suivant le mode de construction illustré aux figures 6 et 7. La figure 9 est une vue partielle, en coupe verticale, d'un exemple de construction du toit creux aspirant du estiment bioclimatique selon l'invention. La figure 10 est une vue partielle, en coupe verticale, montrant un exemple de modification d'un mur d'une maison existante en vue de la transformer en maison bioclimatique selon l'invention. On se réfère auxdits dessins pour décrire un exemple intéressant, quoique nullement limitatif, de mise en oeuvre du procédé de climatisation et de réalisation des batiments bioclimatiques climatises selon la présente invention, Ce procédé est notamment remarquable par le fait que l'on crée une aspiration d'air à la partie supérieure du estiment, en exploitant le chauffage de la toiture de ce dernier au moyen de l'énergie solaire, et en ce que l'on utilise cet effet d'aspiration pour engendrer un appel et une circulation d'air frais à l'intérieur des pièces et des murs et cloisons dudit bâtiment. Dans ce but, la toiture 1 de la maison ou autre bâtiment est agencée pour autoriser un chauffage de l'air à la partie supérieure dudit bâtiment, au moyen du rayonnement solaire, de façon à engendrer une circulation ascendante de l'air ainsi chauffé et son évacuation au faute de ladite toiture. Cette dernière peut être du type à un ou plusieurs pans (par exemple à deux ou à quatre pans) ou conique. Selon l'invention, la toiture comporte un toit creux 1 formé de deux parois parallèles la, lb, entre lesquelles est réservé un espace vide ou passage incliné 2. Au fatte de la toiture, le passage 2 débouche dans une ouverture 3 ménagée dans la paroi extérieure la dudit toit creux et avantageusement surmontée d'un conduit d'évacuation 4 en forme de cheminée. Le toit 1 peut être creux et à double paroi sur la totalité de sa surface, ou sur une grande partie seulement de cette dernière correspondant, dans ce cas, a sa partie qui bénéficie du meilleur ensoleillement. Le bâtiment selon l'invention comporte encore au moins une entrée de prise d'air frais et un circuit ménagé à l'intérieur dudit bâtiment pour permettre la circulation de l'air frais aspire par l'action du toit aspirant lorsque ce dernier est insolé. L'entrée de prise d'air 5 est ménagée à la partie inferieure du bâtiment, de préférence dans le soubassement 6 ou dans le mur de cave de la maison, au-dessous de la dalle ou plancher inférieur 7 de cette derniere, cette prise d'air frais étant avantageusement prévue sur le c8té le plus ombrage dudit soubassement. Le circuit permettant la circulation de l'air frais aspire (selon flèches de la figure 1) comprends de manière intéressante, suivant l'exemple illustré - l'espace 8 ménagé sous la dalle ou plancher inférieur 7 du bâtiment ; - une ouverture 9 que présente ledit plancher inférieur, par exemple dans sa partie centrale et constituant l'entrée d'un conduit vertical de distribution 10, constitué par une colonne par une cloison creuse ou par un mur de refend creux à double paroi 2 des bouches de distribution 11a, 11b débouchant à la partie supérieure des pièces 12a, 12b et du comble 13 du bâtiment ; ces bouches peuvent autre équipées d'un volet réglable d'aération (non représenté) permettant de régler le débit de l'air ; des ou@es ou orifices de reprise 14 prévues dans le plafond 15 des pièces 12a, 12b, c'est-à-dire dans le plancher du comble 13 ; " des bouches ou orifices d'évacuation 16 ménagées à la partie inférieure desdites pièces ; - les murs de Façade 17 du bâtiment lesquels sont des murs creux formes de deux parois parallèles 17a, 17b entre lesquelles est réservé un espace vide ou passage vertical 182 les bouches d'évacuation 16 étant prévues dans la paroi intérieure 17b desdits murs. Le passage vertical 18 ménage dans les murs 17 communique avec le passage 2 réservé dans le toit 1, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un conduit t de raccordement qui peut autre constitué par une portion periphe- rique 19 du plancher du comble qui, dans ce cas, est creuse et a double paroi délimitant un passage horizontal 19ae Les cloisons ou les murs creux utilisables pour la mise en oeuvre du procédé selon l1invention et notamment les murs de façade 17 peuvent autre exécutés à l'aide de tous procédés convenables. Ces murs sont par exemple constitués par des éléments verticaux d'armature OU d'ossature espacés de 50 cm et servant deentretoises aux parois interne 97b et externe. 17a desdits murs lesquelles peuvent être exécutées par fixation de plaques préfabriquées sur lesdits éléments d'armature et d'entretoisement, ou par projection ou application d'un matériau de construction convenablement gâché ou délayé sur un support fixé sur ces derniers. On a illustré, aux figures 2 a 7, des exemples de réalisation des élé- ments d'armature et d'entretoisement utilisables pour l'exécution, de manière connue en soi, des murs, cloisons, planchers et toit creux permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Selon les figures 2 et 3, les éléments d'armature et d'entretoisement sont constitués par des poutrelles de bois ou de contreplaqué 20 pourvues de trous superposes 21. Suivant les figures 4 et 5, ces éléments sont formés par des poutrelles métalliques en treillis constituées par deux fers parallèles 22a;22b espacés et reliés par un fil métallique 23 formant une ligne brisée. Enfin, selon les figures 6 et 7, lesdits éléments d'armature et d'entretoisement sont constitués par des poutrelles en treillis mixtes 24 formées de deux longerons de bois parallèles 24a, 24b espacés et reliés par un fil metallique-24c formant une ligne brisée et les maintenant écartés. On a représenté plus en détail, à la figure 8, un exemple de realisation d'un mur creux utilisable pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention et exécuté suivant le mode de construction illustré aux figures 6 et 7. Sur la face extérieure des éléments d'armature et d'entretoisement 24 convenablement espacés, est cloué ou agrafe un support de proJection 25 par exemple du genre grillage à écran, tandis que sur la face extérieure desdits éléments est fixé, par agrafage ou autrement, un ecran reflecteur 26 constitue par une feuille ou un film métalloplastique, par exemple formé par un film de polyester métallisé renforcé par une pellicule de polyéthylène, cet ecran jouant le relue de réflecteur contre les rayons infrarouges. L'enduit ou paroi extérleure17a du mur est exécutée par projection de beton sur le grillage à écran 25, tandis que l'enduit ou paroi intérieure 17b dudit mur est obtenue par fixation de plaques de plate préfabriquées sur les éléments d'armature ou par projection de béton sur un support de projection mis en place sur lesdits éléments, On souligne que l'application de l'invention n'est pas limitée au domaine des constructions futures, mais quelle concerne également les maisons et bâtiments déjà construits dont il suffit de remplacer la couverture, de modifier les murs et de compléter l'agencement interieur par les ouvertures et passages permettant la circulation de l'air. En ce qui concerne les murs, il suffit, comme le montre la figure 10, de rapporter une paroi extérieure 17a (par exemple au moyen de l'un des procédés précédemment décrits) en avant et à distance du mur existant, pour créer un mur creux à double paroi dont la paroi intérieurel7b est constituée par ledit mur existant. Le toit creux à double paroi permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention peut autre avantageusement exécute au moyen d'un procédé et de materiaux analogues à ceux qui sont utilisés pour la réalisation des murs. Ainsi, comme le montre la figure 9, le toit 1 est constitué par des eléments d'armature et d'entretoisement 24 contre la face extérieure desquels est disposée la paroi extérieure 1b obtenue par projection de béton sur un support de projection 25, tandis que la paroi interieure-1b dudit toit disposée contre la face intérieure desdits éléments, avec interposition d'un écran réflecteur 26,est réalisée par fixation de plaques préfabriquées ou par projection ou application d'un matériau approprié. La présence de l'écran réflecteur 26 avantageusement constitue par une feuille ou par un film métalloplastique, placé devant la face dirigée vers l' 1' extérieur de la paroi intérieure 17b des murs 17 a double paroi et. surtout, devant la face extérieure de la paroi intérieure 1b du toit 1 a double paroi, joue un rôle très important.En effet, cet écran réflecteur évite que les rayons infrarouges et les calories véhiculées par l'air chaud ascendant ne pénêtrent à l'intérieur de la maison0 Afin d'augmenter la réceptivité des rayons solaires, la surface extérieure de la paroi extérieure la du toit est recouverte par un revêtement bitumeux 27 et peinte en noir mat, de manière à former une grande surface absorbante Le toit ainsi agencé présente une fable inertie thermique et constitue un capteur solaire de grandes dimensions0 On conçoit bien le principe de fonctionnement du procédé de climatisation et d'aération selon l'invention qui nécessite que les ouvertures de la maison (porte, fenêtres, etc.) demeurent hermétiquement fermées, L'air chauffé à l'intérieur du toit 1 par le rayonnement solaire est animé d'un mouvement ascensionnel dans le passage 2 et s'échappe par l'ouverture 3 et le conduit 4 disposés au faîte dudit toit. Ce mouvement crée un effet d'aspiration a la partie inférieure du toit lequel engendre un appel et une circulation d'air frais à lSintérSeur de la maison suivant le circuit aménage à cet effet et comprenant, suivant l'exemple illustré à la figure la prise d'air frais 5, l'espace 8, l'ouverture 9, le conduit vertical 10, les bouches de distribution lia, 11b, la pièce 12b et, d'autre part, le comble 13, l'ouTe 14 et la pièce 12b, la bouche d'évacuation 16, les murs creux 17 et la portion périphérique creuse 19 du plancher du comble, laquelle communique avec la partie inférieure du toit creux. On obtient de la sorte une aération ou ventilation constante de la maison hors de laquelle est en permanence rejeté l'air vicié. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Procédé de climatisation de bâtiments par ventilation naturelle, caractérise en ce que l'on crée une aspiration d'air à la partie supé- rieure du bâtiment, en exploitant le chauffage du toit de ce dernier au moyen de l'énergie solaire, et en ce qu'on utilise cet effet d'aspiration pour engendrer une circulation d'air frais et neuf a l'intérieur dudit bâtiment. 2, " Procédé de climatisation de bâtiments par ventilation naturelle suivant la revendication 13 caractérisé en ce que le chauffage de l'air et le rejet de l'air chauffé créant un effet d'aspiration à la partie supérieure du bâtiment, sont obtenus au moyen d'un toit creux (1) comprenant deux parois (la, lb) entre lesquelles est réservé un espace vide ou passage (2) permettant le mouvement ascensionnel de air chaud et débouchant dans une ouverture d'évacuation (3) ménagée dans la paroi extérieure (la) dudit toit creux9 de préférence au faîte de ce dernier, 3. 5. - Procédé de climatisation de bâtiments par ventilation naturelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que i 'air frai et et neuf est introduit dans lesdits bâtiments par une ouverture (5) prévue à la partie basse et sur le le côté le plus ombrage de ces derniers. 6. Bâtiment bioclimatique climatisé par ventilation naturelle suivant le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : dsune part, une toiture (1, 3. 4) agencée pour autoriser un chauffage de l'air à la partie supérieure du bâtiment, au moyen de l'énergie solaire, en même temps que l'évacuation de l'air ainsi chauffé hors dudit bâtiment, de manière à créer un appel d'aSr à la partie inférieure de cette toiture et, d'autre part, une entrée de prise air frais et neuf (5), et un circuit (8, 9, 10, 11a-12b et 11b-13-14-I2b, 16, 17, 19) ménagé à l'intérieur dudit bâtiment pour permettre la circulation de l'air frais aspiré par ladite toiture et aboutissant à ladite partie inférieure de cette dernière. 7. - Batiment bioclimatique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un toit creux (1) comprenant deux parois (la, lb) entre lesquelles est réservé un espace vide ou passage incliné (2) dont la partie supérieure débouche dans une ouverture d'évacuation (3) ménagée dans la paroi exterieure (la) dudit toit creux et dont la partie inférieure communique avec la partie terminale (19) du circuit (8D 9, 10, lla-12b et 1lb-13-14- 12b, 16, 17, 19) permettant la circulation de l'air aspire par ledSt toit lorsqu'il est chauffé par le rayonnement solaire. 8. - Bâtiment bioclimatique selon la revendication 7, caractérisé on ce que la paroi extérieure (la) du toit (1) comporte une surface extérieure absorbante (27) apte à améliorer la réceptivité des rayons solaires, cette surface extérieure absorbante étants par exemple, constituée par un revêtement bitumeux, peint en noir mat, de la face extérieure de ladite paroi extérieure. 9. - Bâtiment bioclimatique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit (8, 9, 10, 11a-12b et 11b-13-14-12b, 16, 17, 19) permettant la circulation de air à l'intérieur dudit bEtiment, comprend les murs (17) de ce dernier ces murs étant creux et constitués de deux parois (17a, 17b) entre lesquelles est réservé un espace vide ou passage vertical (18) permettant le mouvement ascensionnel de l'air aspiré par le toit (1) lorsque ce dernier est insolé. 10. - Bâtiment bioclimatique suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'un écran réflecteur (26), par exemple constitue par un film ou feuille métalloplastique est placé devant la face dirigee vers l'extérieur de la paroi intérieure (lb, 17b) du toit creux (1) et/ou des murs creux (17).