Brevet FR2546552A1 — publié le 19841130

Enveloppe à paroi multiple isole thermiguement et munie de moyens de récupération d'énergie solaire pour délimiter au moins en partie un volume habitable. La présente invention concerne une enveloppe à paroi multiple isolée thermiquement et munie de moyens de récupération d'énergie solaire pour délimiter un volume habitable au moins en partie latéralement et supérieurement. Habituellement, pour remplir les fonctions de murs et toitures d'un bâtiment et pour remplir les fonctions de capteurs d'énergie solaire, on a recours à des- structures différentes. Un objet de l'invention est de réaliser une enveloppe multi-fonctions constituant les murs et la toiture qui délimitent un volume habitable et intégrant les moyens de récupération d'énergie solaire. L'invention a aussi pour objet de réaliser une enveloppe comportant un nombre minimum d'éléments pouvant être agencés simplement et permettant des variations de forme. L'invention a encore pour objet de réaliser une enveloppe légère susceptible notamment d'entre installée en terrasse d'un bâtiment existant. Conformément à l'invention, l'enveloppe comporte plusieurs pans raccordés les uns aux autres1 d'inclinaison différentes et dont la paroi extérieure est en verre, avec des parties à configura tion de capteurs solaires et des parties à configuration de serre, -une plurité de profilés métalliques auto-dralnants formant chevrons1 régulièrement espacés les uns des autres dans chaque pan de 1'enveloppe et s'étendant chacun entre deux aretes voisines de ltenveloppe, perpendiculairement a ces arêtes, chaque profilé ayant une âme avec une semelle supérieure de support et deux ailes inférieures bordant deux canaux de drainage de chaque côté de l'âme, - des panneaux de verre formant la paroi extérieure de l'enveloppe, chaque pan de l'enveloppe comprenant plusieurs panneaux de verre disposés côte à côte et reposant sur les semelles supérieures des profilés chevrons avec interposition de joints d'étanchéité, - des joints d'étanchéité articules formés chacun en deux parties qui sont montées respectivement sur les bords adjacents de deux panneaux de verre le long d'une arête de 11 enveloppe et qui sont reliées l'une à l'autre, - des éléments de protection stétendant sous les panneaux de verre, au moins le long des arêtes de l'enveloppe, et aboutissant à leurs extrémités au niveau des canaux de drainage des chevrons supportant ces panneaux de verre, - des éléments d'absorbeurs chacun disposé sous un panneau de verre et porté par les chevrons sur lesquels repose ce panneau de verre, et -une isolation située du côté intéri- eur de l'enveloppe et supportée par lesdits chevrons. Les éléments de protection s'étendant sous les panneaux de verre le long des arêtes de l'enveloppe peuvent être des plaques de sous-toiture reposant sur les ailes inférieures des chevrons et formant par exemple les plaques de fond de capteurs. Dans une configuration de type serre, ces éléments de protection peuvent être constitués par des gouttières disposées à 1' aplomb des arêtes de ltenveloppe. Une originalité de l'enveloppe conforme à l'invention réside dans l'utilisation d'une paroi extérieure en forme de verrière prismatique pour délimiter un volume habitable. Une telle verrière permet une captation optimale de lténergie solaire soit sous forme active (capteurs), soit sous forme passive (serre, éclairement). Parsa nature et sa légèreté, l'enveloppe trouve une utilisation particulièrement avantageuse en terrasse de bâtiment, ce qui n'exclut évidemment pas la possibilité de la mettre en place directement au sol. D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après à titre indicatif mais non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue générale schématique illustrant une partie d'une enveloppe conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle illustrant le montage d'une partie capteur de l'enveloppe de la figure 1, - la figure 3 est une vue à écheile.agran- die montrant, en coupe et à échelle agrandie,un profilé chevron de ltenvelopppe de la figure 1, - la figure 4 est une vue de détail montrant, en coupe, une partie avec configuration serre de l'enveloppe de la figure 1, - la figure S est une vue de detail montrant un angle dtune partie avec configuration serre de l'enveloppe de la figure 1, - les figures 6A à 6D sont des vues de détail qui illustrent en coupe et à échelle agrandie un joint d'étanchéité inter-vitrage articulé faisant partie de l'enveloppe de la figure 1, et - la figure 7 est une vue de détail montrant en partie le montage uiie fewletre dalls l'enveloppe de la figure 1. La figure 1 illustre une enveloppe prismatique 10 conforme à l'invention mise en place sur la terrasse 11 d'un immeuble 12. L'enveloppe 10 est à paroi extérieure en verre et délimite latéralement et superieurement ull volume habitable 13 par exemple à deux niveaux. Telle qu'illustrée par la figure 1, 1' enveloppe 10 est à six pans dont les deux extrêmes sont verticaux. En variante, le nombre de pans peut bien entendu être différent de six et les pans extrêmes peuvent être inclinés par rapport a la verticale. L'enveloppe 10 est supportce par des arceaux porteurs 14 qui sont à ltextérieur de l'enveloppe et qui prennent appui ae chaque côté de celle-ci sur les bords de la terrasse 11. Aux arceaux 14 sont fixées des poutrelles longitudinales 15 disposées aux arêtes de l'enveloppe 10. Les arceaux 14 supportent également un faitage 16 qui s'étend tout le long de l'enveloppe 10. Les poutrelles 15 forment les pannes de support de profilés chevrons qui sont disposés perpendiculairement aux arêtes de ltenveloppe 10 et qui constituent les éléments de structure de base de celleci. Sur ces chevrons sont fixés les panneaux de verre extérieurs, des absorbeurs pour la production d'eau chaude sanitaire et pour le chauffage, des panneaux de sous-toiture, des panneaux isolants et les autres éléments constitutifs de l'enveloppe 10, notamment les fenetres de façade 17 ou de toiture 18 et les finitions intérieures. Du côté Sud, l'enveloppe 10 intègre des capteurs solaires qui peuvent être du type à circulation d'eau ou à circulation d'air. La figure 2 illustre les étapes de montage d'une partie de l'enveloppe 10 comportant des moyens de captation à circulation d'eau. Sur chaque poutrelle 15 située à une arête de l'enveloppe 10 sont fixées des chaises 19 destinées à la fixation de profilés chevrons métalliques 20, par exemple en aluminium. Ceux-ci sont régulièrement espacés dans chaque pan de l'enveloppe et sont disposés perpendiculairement aux arêtes. Chaque chevron 20 est du type auto-drainant, s'retend sur toute la largeur d'un pan de l'enveloppe et a'une âme centrale 21, une semelle inférieure 22 d'où partent deux ailes 23, 24 qui bordent des canaux de drainage 25, 26 de chaque côté de l'âme 21 et une semelle supérieure 27. Le profil d'un chevron 20 est illustré par la figure 3. L'on voit, dans la semelle inférieure 22, deux rainures longittinales 28, 29 s'ouvrant latéralement de chaque êôté du chevron et une rainure longitudinale 30 s'ouvrant sur la face inférieure de la semelle 22. Une autre rainure longitudinale 31 est formée dans la semelle supérieure 27 et s'ouvre sur la face supérieure de celle-ci.Deux rainures supplémentaires 32, 33 sont formées longitudinalement dans la semelle inférieure 22 et s'ouvrent au fond des canaux de drainage 25, 26. Les rainures 28 à 33 ont des parois latérales avec un profil en dents de scie (voir détail A) afin de constituer des filetages pour relier par vis différents élements de l'enveloppe 10 aux chevrons 20. Les ailes 23, 24 présentent des parties 23a, 24a parallèles à l'âme 21, bordant latéralement les canaux de drainage 25, 26 et prolongées par des parties 23b, 24b à profil en U incliné à 900 et ouvert vers l'âme 21. Ces parties en U font saillie vers 1'extérieur et leurs branches supérieures se prolongent par des rebords 23c, 24c qui sont légèrement inclinés vers le bas et en direction de l'âme 21.Des encoches longitudinales 23d, 24d sont formées au voisinage du sommet et du côte e-térieur des branches des parties en U 25b, 24b. Enfin, le chevron 20 présente des nervures longitudinales 34, 35,situées de chaque côté de l'âme21etau niveau sensiblement des branches supérieures des parties en U 23b, 24b des ailes 23, 24. Le raccordement de deux chevrons 20 au niveau d'une arête de la structure est réalisé par une découpe des extrémités de ces chevrons. L'extrémité du chevron-qui se trouve le plus bas est découpée pour former une encoche en V tandis que l'extrémité du chevron qui se trouve le plus haut est découpée en biais de sorte que-sa partie inférieure pénètre dans ltencoche de l'autre chevron. Ainsi, les canaux de drainage du chevron supérieur se terminent en surplomb des canaux de drainage du chevron inférieur et une continuité du drainage est assurée tout le long de chaque pente de l'enveloppe 10 sans nécessiter de pièces de raccord particulières aux angles. On peut donc s'accomoder très facilement de différentes valeurs de l'angle entre deux pans de l'enveloppe sans avoir bes-oin d'un stock de raccords d'angles différents. Les chevrons 20 étant fixés, le montage des capteurs peut être réalisé. On pose tout d'abord des plaques de sous-toiture 40 par exemple en acier galvanisé laqué dont les bords recourbés reposent sur les ailes 23, 24 des chevrons et se clipsent sur les rebords Z3c, 24c. Une fixation complémentaire peut être prévue au moyen de platines 41 qui s'appuient sur les plaques 40 et les nervures 34, 35 et de vis 42 pénètrant dans les filetages 32, 33. Des absorbeurs formés comme connu en soi dtun réseau de tubes 43 parallèles en eux, soudés sur une plaque métallique 44 et raccordés à leurs extrémités à des collecteurs 45, sont ensuite mis en place, un absorbeur occupant la place disponible entre deux chevrons dans un pan de la structure.. Les absorbeurs sont supportés au moyen des tubes collecteurs 45 qui traversent des passages 46 formés dans les âmes des chevrons 20 et sont fixés à ceux-ci au moyen de manchons. Ensuite, les semelles supérieures 27 des chevrons 20 sont couvertes par des joints d'étanchéité 50 avant la pose des panneaux de verre trempé 51 en appui sur les côtés des semelles 27. Le maintien des panneaux de verre est assuré par des platines 52 et des vis 53 qui pénètrent dans les filetages 32, 33. Le long des arêtes de l'enveloppe, l'é*anchéité entre les panneaux de verre 51 est réalisée au moyen d'un joint intervitrage articulé 54 décrit plus loin en détail en référence aux figure-s 6A à 6D. On notera qu'au niveau d'une arete de ltenvsloppe, les plaques de sous-toiture 40 se recouvrent, la partie dlextrémité de la plaque 40 la plus haute surplombant la partie d'extrémité de la plaque 40 voisine située plus bas. Cette disposition permet de se prémunir contre une éventuelle infiltration d'humidité au niveau des joints inter-vitrages, les plaques 40 renvoyant dans les canaux de drainage des chevrons 20. On a envisagé ci-avant le montage d'une partie de ltenveloppe 10 avec intégration d'un ca pteur à circulation d'eau permettant la production d'eau chaude sanitaire ou le chauffage. Dans d'autres parties de l'enveloppe 10 exposées au Sud, ou en variante, on peut intégrer dans l'enveloppe des capteurs avec absorbeurs à air. Dans ce cas , les plaques de soustoiture 40 sont remplacées par exemple par des tales de zinc prépatinées et raidies qui sont fixées sur les ailes 23, 24 des chevrons et délimitent avec des panneaux isolants situés du côté intérieur de l'enveloppe 10 des volumes dans lesquels de l'air peut circuler.La communication avec le volume habitable est réalisée par des entrées et sorties d'air qui débouchent dans des habillages des pannes 15, la circulation de l'air étant assurée , soit par thermo-siphon direct, soit par thermo-siphon accéléré, soit encore par ventilation contrôlée. Dans tous les cas, L'enveloppe 10 n'est pas garnie dans. son ensemble d'absorbeurs et certaines parties, notamment au moins celles exposées au Nords ont une configuration du type serre. Dans le cas d'une configuration du type serre (figures 4 et 5), sur chaque aile 23, 24 des chevrons 20 est monté un profilé complémentaire 60 avec une partie 61 en forme de règle munie à sa partie inférieure de deux ailes longitudinales 62, 63 qui s'étendent perpendiculairement à la partie 61 du même coté de celle-ci. Les ailes 62, 63 présentent à leurs extrémités des renflements 62a, 63a sur leurs faces en regard et sont écartées l'une de llautre d'une distance qui correspond à celle séparant les branches des parties en U 23b-, 24b des ailes 23, 24 des chevrons 20. Ainsi, chaque profilé 60 peut être fixé sur un chevron 20 par simple clipsage sur une partie en U de ce chevron, les renflements 62a, 6 3a pénètrant dans les encoches 23d, 24d. Bien entendu, d'autres moyens de montage des profilés 60 sur les chevrons 20 peuventêtre utilisés, celui décrit ci-avant présentant l'avantage d'être rapide et simple. Le profilé 60 une fois monté sur le chevron 20 a son bord supérieur sensiblement au même niveau que la semelle 27. Sur ce bord supérieur est placé un joint caoutchouc 68 avec une lèvre 65 qui est inclinée vers le bas en direction de l'âme 21 du chevron pour se terminer à l'aplomb du canal de drainage situé du côté de ce Joint 64. Comme précédemment, les panneaux de verre 51 sont montés en appui sur les semelles 27 avec interposition du joint 50, mais ces panneaux reposent également sur les joints 64ce qui assure une double étanchéité entre les panneaux de verre et les chevrons. L'étanchéité entre bords adjacents des panneaux de verre le long des arêtes de l'enveloppe est assurée par les joints inter-vitrage articulés 54. En l'absence de plaques de sous--toiture et pour se prémunir contre une éventuelle infiltration d'humidité au niveau de chaque joint inter-vitrage 54, on peut monter à ce niveau une tôle pliée 65 (représentée uniquement sur la figure 5) formant gouttière et s'étendant sur le joint 54 sur toute la longueur de celui-ci entre chevrons.La fixation de la tôle 65 est assurée à chaque extrémité par une vis auto-taraudeuse 66 pénétrant dans une nervure 67 à profil en C que présente le profilé 60 du côte tourné vers le chevron 20. Les gouttières 65 permettent ainsi de renvoyer toute humidité dans les canaux de drainage des chevrons. On notera sur la figure 5 qutà leurs extrémités les profilés 60 sont découpés pour permettre le passage et la fixation des gouttières 65. On se refèrera maintenant aux figures 6A à 6D qui illustrent le joint articulé intervitrage 54. Celui-ci est en deux parties 55,56 constituées chacune par des profilés en caoutchpuc. Le profilé 55 (voir fig. 6A) comporte une semelle 55a qui présente latéralement une rainure 55b pour son montage sur le bord din panneau de verre 51. Du côté opposé à la rainure 55b, la semelle 55a a un profil courbe concave 55e et se prolonge à sa face opposée à sa base par une lèvre souple 55d munie à son extrémité d'une nervure 57 en forme de T. Le profilé 56 (voir fig. 6B) a une semelle 56a qui présente latéralement une rainure 56b pour son montage sur le bord d'un panneau de verre 51.Du côté opposé à la rainure 56b, la semelle 56a se prolonge à partir de sa base par une lèvre 56c recourbée vers le haut, la courbure de la lèvre 56c étant légèrement inférieure à celle de la surface concave 55c. Sur sa face opposée à sa base, la semelle 56a présente une rainure 58 à profil en T complémentaire de celui de la nervure 57. Pour former le joint 54, les profilés 55 et 56 sont rapprochés mutuellement avec leurs bases dans le prolongement l'une de l'autre (fig. 6C). La lèvre 56c vient s'appliquer contre la surface concave 55c en étant légèrement déformée et la nervure 57 est encastrée dans la rainure 58.Comme l'illustre la figure 6D, on peut avoir entre les-panneaux 51 réunis par le joint 54 une inclinaison mutuelle variable sans détérioråtidn de ltétanchéité; la lèvre 56c peut en effet glisser sur la surface concave 55c tout en restant appliquée contre cette surface et la lèvre 55d peut se déformer tout en préservant 11 encastrement de la nervure 57 dans ia rainure 58. Une double barrière est ainsi~formée contre l'infiltration d'humi dité. Sur les figures 6C et 6D, on a représenté en tirets les positions des lèvres 56c. et 55d au repos, c'est-à-dire avant assemblage des profilés 55 et 56. Sur la figure 7, on a représenté en partie le montage d'une fenêtre de façade 17 dans une enveloppe telle que celle de la figure 1. Sur le chevrons 20 est monté un profilé 70 similaire au profilé 60 mais de largeur réduite. Le profilé 70 a d'un côté deux ailes 72, 73 permettant le clipsage de ce profilé sur une partie en U d'-une aile 23 (ou 24) du chevron. Le bord superieur du profilé 70 est garni d'un joint 74 identique au joint 64. Le dormant 75 de la fenêtre 17 est en appui, d'une part, sur la semelle 27 du chavron 20 avec interposition du joint 50 et, d'autre part, sur le profilé 70 avec interposition du joint 74 (ce qui assure encore une double étanchéité). Sur la figure 7, on a également représenté une partie du châssis ouvrant 76 avec un double vitrage 77. La position ouverte du châssis 76 est représentée en tirets. Du côté intérieur, la structure 10 est complétée par une isolation, 80 et un parement interieur al (uniquement représentés sur les figures 1,4 et 7). L'accrochage des moyens d'isolation s9us les chevrons 20 peut être réalisé au moyen de goujons coopérant avec les filetages 28, 29 et/ou 30. Par exemple, on peut utiliser des panneaux isolants de type "sandwich" dont la paroi extérieur peut servir de fond de capteur à air ou peut remplacer les plaques de sous-toiture 40 si elle présente l'étanchéité nécessaire. Plus traditionnellement, on peut utiliser des chevrons en bois 82 qui sont fixés aux chevrons 20 par des vis 83 pénètrent dans les filetages 30, et entre lesquels peut être placée de la laine de verre 80. Dans le cas d'une configuration avec capteur à circulation peau, l'intervalle entre l'isolation 80 et les plaques de sous-toiture peut hêtre comblé avec un isolant supplémentaire, par exemple de la laine de roche. De même, dans le cas de la configuration serre et dans les parties non éclairantes, un isolant supplémentaire peut être mis en place entre l'isolation 80 et la paroi verrière extérieure. A l'isolation passive" apportée par la présence d'isolant, on ajoute une isolation "active" au moyen du flux d'air neuf de ventilation traversant la paroi isolante enrécupérant les déperditions de l'isolant avant de pénétrer dans le volume habitable. Comme déjà indiqué, le montage de l'enveloppe 10 en terrasse d'un immeuble neuf ou préexistant est une application particulière préférée de l'invention On évite ainsi une réfection périodique de I'étanchéite des terrasses, on réduit les déperditions calorifiques des terrasses, on cree une installation de chauffage et d'eau chaude sanitaire solaire susceptible d'alimenter l'immeuble en totalité ou en partie, et on crée des volumes habitables à un ou plusieurs niveaux sur des terrains~déjà bâtis. Ces différents avantages n'excluent évidemment pas la possibilité d'autres utilisations de l'enveloppe conforme à l'invention. D'une façon générale, diverses modifications ou adjonctions pourront être apportées au mode de réalisation décrit plus haut d-'une enveloppe conforme à l'invention sans pour cela sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Enveloppe à paroi multiple isolée thermiquement et munie de moyens de récupération d'énergie solaire pour délimiter un volume habitable au moins en partie latéralement et supérieuremene, caractérisée en ce qu'elle comporte: - plusieurs pans raccordés les uns aux autres, d'inclinaisons différentes et dont la paroi extérieure est en verre, avec des parties à configuration de capteurs solaires et des parties à configuration de serre, - une pluralité de profilés métalliques auto-drainants formant chevrons (20), régulièrement espacés les uns des autres dans chaque pan de l'enveloppe (10) ét s'étandant chacun entre deux arrêtes voisines de l'enveloppe, perpendiculairement à ces arêtes, chaque profilé ayant une âme (21) avec une semelles supérieure (27) de support et deux ailes inférieures (23, 24) bordant deux canaux de drainage (15,26) de chaque côté de l'âme, - des panneaux de verre (51) formant la paroi extérieure de l'enveloppe, chaque pan de l'enveloppe comprenant plusieurs panneaux de verre disposés côté à côte et reposant sur les semelles supérieures (27) des profilés chavrons (20) avec interposition de joints d'étanchéité (50), - des joints d'étanchéité articulés ) formés chacun en deux parties (55X56) qui sont mondées respectivement sur les bords adjacents de deux panneaux de verre (51) le long d'une ar8te de l'enveloppe et qui sont reliées l'une à l'autre, - des éléments de protection (40,65) stétendant sous les panneaux de verre (51), au moins le long des arrêtes de l'enveloppe, et aboutissant à leurs extremités au niveau des canaux de drainage (25,26) des chevrons (20) supportant ces panneau de verre, - des éléments d'absorbeurs (43, 44) chacun disposé sous un panneau de verre (51) et porté par les chevrons (20) sur lesquels repose ce panneau de verre, et - une isolation (80) située du côté intérieur de l'enveloppe et supportée par lesdits chevrons (20). 2. Enveloppe selon la revendication 1, caractériséeen ce que les éléments de protection sont des plaques de sous-toiture (40) qui s'étendent chacune sous une plaque de verre et qui sont supportées par les ailes (23, 24) des chevrons (20), les plaques de sous-toiture se recouvrant à leurs extrémités situées le long des arrêtes de ltenveloppe. 3. Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de protection sont des gouttières (65) qui s'étendent chacune entre deux chevrons (20) au niveau d'une arête de ltenveloppe (10) 4. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les ailes (23, 24) des chevrons (20) comportent des moyens de fixation de profilés complémentaires (60) sur les bords supérieurs desquels les plaques de verre sont en appui avec interposition d'un joint d'étanchéité (64), de manière à réaliser une double étanchéité (50,64) entre les chevrons et. les panneaux de verre dans les parties de l'enveloppe à configuration de serre. 5. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'une (56) des parties formant le joint articulé intervitrage comporte une lèvre recourbée (56c) pouvant glisser contre une surface concave (55c) de l'autre partie (55) tout en restant appliquée contre cette surface. 6. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'une (55) des parties formant le oint articulé intervitrage (54) comporte une lèvre souple (55d) munie à son extrémité d'une nervure (57) encastrable dans une rainure complémentaire (58) de l'autre partie (56) du joint. 7. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications î à 6, caractérisée en ce qu'elle est supportée par l'intermédiaire de poutrelles ou pannes (15) qui sont situées au niveaux des arêtes, sur lesquelles sont fixés les chevrons (20) et qui sont portées par des arceaux (14) extérieurs à l'enveloppe (10). 8. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est mise en place sur une terrasse (11) d'un bâtiment (12).