Brevet FR2564132A1 — publié le 19851115

Elément de menuiserie extérieure à circulation d'air La présente invention concerne un élément de menuiserie exté- rieure à circulation d'air comprenant un châssis de fenêtre équipé d'au moins deux vitrages et une pièce d'appui pour le châssis. L'isolation thermique des bâtiments a fait l'objet de progrès techniques considérables ces dernières années. Toutefois, malgré les progrès apportés à leur conception et à leur réalisation, les éléments de la construction comprenant des surfaces vitrées restent, par nature, ceux qui contribuent le plus aux déperditions calorifi- ques constatées dans les bâtiments. Bien sûr, la généralisation des châssis équipés de vitrages doubles et même triples a permis de remédier dans une large mesure aux déperditions calorifiques dont les éléments de la construction présentant des surfaces vitrées sont la source. Les surfaces vitrées restent néanmoins, par nature plus froides que l'ensemble des matériaux de nature isolante utilisés dans le bâtiment constituant ainsi toujours le maillon le plus faible de l'isolation de ce dernier et procurant, pendant la mauvaise saison, une sensation d'inconfort aux personnes situées à leur proximité. Une tentative de pallier ces inconvénients a consisté à réa- liser des éléments de menuiserie complexes constitués de chassis doubles. Ces réalisations deviennent toutefois coûteuses, sans qu'un gain décisif soit enregistré en ce qui concerne la tempéra- ture de la surface du vitrage intérieur. On a également proposé des éléments de fenêtres isolants dont on assure la ventilation par de l'air extérieur préalablement chauffé par passage dans une pompe à chaleur air-air disposée dans l'appui de la fenêtre (demande de brevet DE-A-3037646 de DEUTSCHMEISTER BAUELEMENTE). Cette réalisation, également coûteuse, implique en outre une importante consommation d'énergie pour faire fonctionner la pompe à chaleur et le ventilateur qui lui est associé. 6 4132 -2- Un but de la présente invention est de fournir des éléments de menuiserie extérieure qui ne présentent pas les inconvénients susmentionnés. L'invention concerne à cet effet un élément de menuiserie extérieure à circulation d'air comprenant un châssis de fenêtre équipé d'au moins deux vitrages et une pièce d'appui pour le châs- sis, cette dernière comprenant à son tour un accumulateur de cha- leur et des moyens mettant cet accumulateur en communication, d'une part avec l'air extérieur et, d'autre part, avec l'espace compris entre lesdits vitrages. L'élément de menuiserie selon l'invention est généralement réalisé en un matériau isolant choisi parmi les matières thermo- plastiques. De préférence, il est réalisé à partir d'une matière thermoplastique contenant une proportion prépondérante de chlorure de polyvinyle (PVC). Cet élément de menuiserie comprend un chassis de fenêtre réalisé en un des matériaux sus-mentionnés et, de préférence, à partir de profilés extrudés en PVC rigide non plastifié assemblés entre eux. Ce chassis peut être du type fixe ou ouvrant. Dans le cas préféré d'un chassis ouvrant, il peut s'agir d'un chassis du type dit "ouvrant à la française" à un ou deux battants, du type coulissant ou basculant horizontal, du type tombant intérieur haut, -ou encore du type oscillo-battant. Quel que soit le type de chassis que l'élément de menuiserie selon l'invention comprend, il est équipé d'au moins deux vitrages. Il peut s'agir d'un vitrage double ou triple; il peut aussi s'agir de la combinaison d'un vitrage-simple ou isolant double positionné dans la feuillure du chassis et d'un survitrage, lui-même simple ou multiple, posé sur le chassis par n'importe quel moyen conventionnel, par exemple dans la feuillure d'un chassis auxiliaire. Dans tous les cas, au moins un espace compris entre au moins deux vitrages successifs du châssis doit pouvoir être mis en communication avec l'air extérieur. L'élément de menuiserie selon l'invention comprend encore une pièce d'appui pour le chassis ouvrant ou fixe. Par pièce d'appui, 256 64 I. 32 -3- on entend désigner indifféremment la partie inférieure du cadre dormant (cas du châssis ouvrant), la traverse inférieure du cadre fixe (cas du châssis fixe) et, en particulier, l'allège de la fenêtre. Selon l'invention, la pièce d'appui pour le châssis comprend un accumulateur de chaleur. Par accumulateur de chaleur, on entend désigner n'importe quel dispositif statique collecteur d'énergie calorifique. De préférence, cette énergie est obtenue par conver- sion thermique d'énergie lumineuse telle que l'énergie du rayon- nement solaire. Selon l'invention, l'accumulateur de chaleur disposé dans la pièce d'appui pour le châssis est mis en communication par tout moyen convenable, tel que des orifices, canaux, perforations, etc. d'une part, avec l'air extérieur et, d'autre part, avec l'espace compris entre les deux vitrages dont le châssis est au moins équipé, comme mentionné plus haut. De cette manière, une circulation d'air s'établit, dans l'élément de menuiserie extérieure selon l'invention, par un mouvement de convection naturelle de l'air extérieur pré- chauffé par son passage dans l'accumulateur de chaleur. On crée ainsi d'une manière simple, avec un dispositif entiè- rement statique, une isolation dynamique du châssis de la fenêtre. Un mode de réalisation de principe d'un élément de menuiserie extérieure à circulation d'air selon l'invention est décrit ci-après en faisant référence à la figure 1 des dessins annexes. La figure 1 représente schématiquement une coupe verticale effectuée dans la partie inférieure d'un élément de menuiserie à châssis du type ouvrant, comprenant un cadre dormant 1 et un cadre ouvrant 2 constitués de profilés de PVC structurés de manière à ménager des cloisons délimitant des chambres intérieures. Le cadre dormant 1 et l'allège 3 sont percés par des canalisa- tions et perforations (a) et le cadre ouvrant 2 par des canalisations et perforations (b) permettant le passage de l'air extérieur succes- sivement au travers des chambres inférieures 4 de la traverse inférieure du cadre dormant 1, d'un accumulateur de chaleur 5, de la chambre supérieure d'évacuation 6 de la traverse inférieure du 6 4 132 -4- cadre dormant 1, puis, via la chambre périphérique étanche 7 assurant la liaison entre les cadres ouvrant et dormant, au travers des chambres intérieures 8 de la traverse inférieure obstruée aux extrémités du cadre ouvrant 2 pour déboucher dans l'espace 9 compris entre le vitrage extérieur 10 et le survitrage intérieur 11 monté dans un chassis auxiliaire 12 dont on a représenté le profilé constituant la traverse inférieure. Des moyens non représentés sur la figure 1, tels que des orifices d'évacuation aménagés dans la traverse supérieure du cadre ouvrant assurent l'évacuation de l'air ayant traversé l'espace 9 compris entre les vitrages 10 et 11. L'accumulateur de chaleur 5 comprend une couverture transpa- rente 13, un élément collecteur 14 et un isolant 15. La couverture transparente 13 est généralement constituée d'une matière plastique transparente ou translucide, telle que du polyméthacrylate de méthyle, par exemple, ou d'un vitrage qui peut être simple ou multiple. L'élément collecteur 14 peut être par exemple un élément comprenant une surface métallique (aluminium) recouverte d'une peinture absorbante sélective ou non, de préférence noire. Il peut aussi être constitué d'un matériau de stockage thermique à chaleur sensible, tel que des agglomérés de ciment par exemple. De préf&- rence, l'élément collecteur 14 est constitué d'un matériau de stockage thermique à chaleur latente, tel qu'un sel chimique accumulant la chaleur au cours de sa fusion et la restituant au cours de sa solidification. Optionnellement, l'élément de menuiserie extérieure selon l'invention comprend, disposés dans la pièce d'appui pour le chassis, des moyens statiques pour évacuer directement l'air ayant traversé l'accumulateur de chaleur à l'extérieur et/ou à l'intérieur du bâtiment dans lequel ledit élément de menuiserie est monté. Dans ce mode d'exécution, ces moyens peuvent coopérer avec ceux mettant l'accumulateur en communication avec l'espace compris entre les vitrages du châssis de manière à ne permettre le passage de l'air issu de l'accumulateur que dans deux ou de préférence dans une seule des trois directions déterminées par lesdits moyens. 6 4 132 -5- L'évacuation directe de l'air ayant traversé l'accumulateur de chaleur permet notamment, parmi d'autres avantages, d'éviter toute surchauffe des profilés du chassis qui risquerait de les endommager et d'éviter d'introduire de l'air trop frais à l'intérieur du bâtiment lorsque, à la suite de conditions atmosphériques déter- minées par exemple, aucune énergie calorifique n'est cédée à l'air passé au travers de l'accumulateur de chaleur. Dans le cas particulier d'un châssis à cadre ouvrant, ces moyens statiques d'évacuation de l'air sont, de préférence, des orifices ménagés dans les faces avant et arrière des chambres supérieures du profilé constituant la traverse inférieure du cadre dormant. Ces orifices sont schématiquement représentés en c et d dans la figure 1. Des dispositifs conventionnels, non représentés sur cette figure, tels que des grilles, volets, clapets, etc. peuvent obturer séparément les orifices a, et c de la chambre 6 et l'orifice d de manière à ne permettre le passage de l'air que dans une seule direction à la fois. Un exemple pratique de réalisation d'un élément de menuiserie extérieure à circulation d'air selon l'invention est illustré en détails à la figure 2 des dessins annexés qui représente une coupe verticale complète dans un élément de menuiserie selon l'invention. Les repères de la figure 2 correspondant à ceux de la figure 1 se rapportent aux mêmes détails de réalisation. Dans cet exemple pratique de réalisation de l'élément de menuiserie illustré par la figure 2, la couverture transparente 13 de l'accumulateur de chaleur 5 est un vitrage simple. L'élément collecteur 14 est un panneau tuyauté constitué de tubes remplis d'un matériau de stockage thermique à chaleur latente qui est par exemple du chlorure de calcium hexahydraté (tel que celui résultant de l'hydratation appropriée du produit vendu sous la marque de fabrique CASOTHERM par SOLVAY & Cie). Pareil matériau de stockage thermique est particulièrement recommandable parce que son changement de phase (point de fusion) se réalise à basse tempéra- ture (29 C), que sa chaleur totale de fusion est très élevée et que sa stabilité dans le temps est excellente. Le bas point de fusion 6 4 132 - 6 - de ce matériau, en particulier, élimine pratiquement tout risque d'endommagement des profilés de l'élément de menuiserie par sur- chauffe. Dans l'exemple pratique illustré par la figure 2, l'accumu- lateur de chaleur 5 est maintenu en place par des profilés amovi- bles 16, permettant ainsi son remplacement aisé. Dans l'exemple pratique illustré par la figure 2, le vitrage 10 est un vitrage isolant double et l'air chaud provenant de l'accu- mulateur 5 passe, via les orifices b, à travers l'espace compris entre ce vitrage double 10 et le survitrage 11 monté dans le châssis auxiliaire ouvrant 12. Il quitte ensuite cet espace via les orifices d'évacuation e aménages dans la traverse supérieure du cadre ouvrant 2, l'orifice e de la face interne de cette traverse étant optionnel- lement équipé d'une grille d'obturation. Dans l'exemple pratique illustré par la figure 2, enfin, les orifices supérieur a et latéral c de la chambre d'évacuation 6 et l'orifice d extérieur de la chambre de drainage 17 sont obturables séparément par un dispositif non représenté assurant simultanément l'ouverture d'un seul de ces orifices et la fermeture des deux autres. -7- R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Elément de menuiserie extérieure à circulation d'air comprenant un châssis de fenêtre équipé d'au moins deux vitrages (10)(11) et une pièce d'appui (3) pour le châssis, caractérisé en ce que la pièce d'appui (3) comprend un accumulateur de chaleur (5) et des moyens (a)(b) mettant cet accumulateur en communication, d'une part avec l'air extérieur et, d'autre part, avec l'espace (9) compris entre lesdits vitrages (10)(11). 2 - Elément de menuiserie selon la revendication 1 caractérisé en ce que le châssis de fenêtre est réalisé à partir de profilés extrudés (1)(2) en chlorure de polyvinyle rigide assemblés entre eux. 3 - Elément de menuiserie selon la revendication 1 ou 2 carac- térisé en ce que le châssis est du type ouvrant. 4 - Elément de menuiserie selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce d'appui (3) est l'allège de la fenêtre. - Elément de menuiserie selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que l'accumulateur de chaleur (5) comprend une couverture transparente (13), un élément collecteur (14) et un isolant (15). 6 - Elément de menuiserie selon la revendication 5, caracté- risé en ce que l'élément collecteur (14) est un panneau tuyauté constitué de tubes remplis d'un matériau de stockage thermique à chaleur latente. 7 - Elément de menuiserie selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend, disposés dans la pièce d'appui (3) pour le chassis, des moyens statiques (c)(d) pour évacuer directement l'air ayant traversé l'accumulateur de chaleur (5) à l'extérieur et/ou à l'intérieur du bâtiment dans lequel ledit élément de menuiserie est monté. 564 13 2 -8- 8 - Elément de menuiserie selon la revendication 7 caractérisé- en ce que les moyens statiques (c)(d) pour évacuer directement l'air coopèrent avec les moyens (a) mettant l'accumulateur de chaleur (5) encommunication avec l'espace (9) compris entre les vitrages (10)(11) du châssis de manière à ne permettre le passage de l'air issu de l'accumulateur que dans une seule des trois direc- tions déterminées par lesdits moyens.