Brevet FR2591644A1 — publié le 19870619

La présente invention a pour objet un nouveau type de maison d'habitation dont la forme générale et l'orientation des pieces sont spécialement conçues pour capter le maximum d'énergie solaire. Dans les maisons d'habitation de forme conventionnelle c'est-a-dire de forme carrée ou rectangulaire, ou de forme composée de carrés et de rectangles adjacents, on sait que au maximum deux côtés sur quatre, c'est-à-dire au maximum 50% des côtés, sont exposés au rayon du soleil. On sait également que même sous cette exposition maximum de 50%, lesdits côtés reçoivent généralement les rayons solaires de biais. En fait, pour que les rayons solaires frappent un mur de face, il faut qu'un seul côté soit exposé ce qui correspond a une exposition pratique de 25% de la totalité des murs de la maison. I1 est donc bien évident que la forme conventionnelle donnée aux maisons d'habitation n'est pas la plus appropriée aussi bien pour le captage actif que pour le captage passif de l'énergie solaire. La présente invention a pour objet un nouveau type de maison d'habitation dont la forme et l'orientation des pièces sont spécialement choisis pour améliorer subtantiellement le captage passif et le cas échéant actif d'énergie solaire. Plus précisément, la présente invention a pour objet une maison d'habitation comprenant un toit, des murs extérieurs et des murs intérieurs définissant ensemble des pièces d'habitation, et des ouvertures constituées par au moins une porte et des fenêtres, caractérisée en ce que: a) lorsque vus de dessus, les murs extérieurs de la maison dessinent ensemble une surface en forme de moitié de polygone a au moins six côtés, ladite surface s'inscrivant dans un demi-cercle dont la diagonale formant la base est orientée plein nord de façon a ce que l'ensemble de la façade polygonale soit exposé au soleil; b) le mur extérieur s'étendant le long de la diagonale formant la base du demi-cercle est plat et est pourvu d'une seule ouverture au maximum;; c) les pièces d'habitation sont chacune pourvues d'au moins une ouverture et sont disposées les unes côté des autres sur tout le long de la façade semi-polygonale exposée au soleil; et d) les murs intérieurs séparant entre eux les diverses pinces d'habitation adjacentes et, de préférence, le toit sont porteurs et faits en béton. Tel que précédemment indiqué, le mur extérieur disposé du côté nord de la maison d'habitation selon l'invention est un mur aveugle, ne comprenant aucune ouverture créant une interruption du voile isolant thermique et pouvant ainsi conduire des pertes de chaleur soit en fonction des matériaux utilisés pour fermer cette ouverture, soit pendant l'opération de ladite ouverture (ouverture de la porte ou des fenêtres selon le cas). De plus, ce mur est complètement plat pour offrir le moins de relief possible aux in tempéries. Les autres murs extérieurs de la maison d'habitation selon l'invention sont, par contre, exposés au soleil progressivement de 50% minimum au lever ou au coucher du soleil à 100% maximum lorsque le soleil est en haut de sa trajectoire. Du fait que chacune des pinces d'habitation est pourvue d'au moinS une ouverture disposée du côté de la maison en permanence orienté au soleil, les murs interieurs de la maison séparant les pinces entre elles sont toujours exposés de biais ou de face au rayon solaire, ceci favorisant le captage dit passif de l'énergie solaire. Comme chacun sait, il est d'usage courant d'utiliser un matériau, généralement du béton, pour la fabrication des murs porteurs et un autre matériau plus léger pour séparer les pièces les unes des autres, le second matériau plus léger étant habituellement du gypse monté sur une ossature de bois ou de métal. Il est également d'usage courant d'utiliser un autre matériau pour la construction des planchers, cet autre matériau étant habituellement des poutres de bois disposées horizontalement. Selon la présente invention, les murs intérieurs séparant entre elles les diverses pièces d'habitation adjacentes sont avantageusement faits en béton plein, pour améliorer leur capacité d'absorption de l'énergie solaire lorsqu'ils sont exposés au soleil. Du fait que ces murs de séparation sont faits en béton, ils peuvent être construits de façon être porteurs contrairement a l'usage courant ot les murs de séparation des pièces ne sont pratiquement jamais utilisés comme murs porteurs. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les murs intérieurs séparant les pièces adjacentes les unes des autres sont avantageusement disposés de façon a s'étendre comme des médianes perpendiculairement aux façades des murs extérieurs. Ceci a comme résultat de donner a chaque pièce d'habitation deux angles droits et trois angles obtus, d'ot une excellente habitabilité. Le fait que la séparation entre les diverses pièces d'un même appartement soit effectuée l'aide de murs de béton plein a en outre l'avantage de donner à l'ensemble de l'appartement une excellente isolation phonique. Les murs de separation du côte de la circulation, c 'est-a-dire du côté oppose aux fenêtres peuvent par contre être a ossature légere de métal remplie de laine minérale et finie de panneaux de gypse sur les deux faces. Avantageusement, les murs extérieurs et le toit sont recouverts d'une enveloppe isolante de façon a assurer une bonne isolation thermique de la maison. Cette isolation thermique peut inclure le volume habitable lui-même ainsi que les éléments de l'enveloppe de ce volume, c'est-a-dire les parois verticales et horizontales extérieures, pour constituer une enveloppe chaude continue. Le recouvrement du toit est de préférence constitué par une dalle dite flottante , laquelle dalle est faite en béton coulé sur une couche isolante posée sur la surface du toit.Ce système de double dalle constitué par, d'une part, le toit qui est maintenu chaud et, d'autre part, la dalle flottante qui est froide de par son contact permanent avec l'extérieur, est tout particulièrement avantageux dans la mesure où il assure une rétention de la neige sur la toiture plate de la maison, la neige agissant alors comme coussin thermique. De par son orientation particulière, la maison d'habitation selon l'invention est capable de capter de façon passive le maximum d'énergie solaire aussi bien l'extérieur qu a l'intérieur où les rayons solaires peuvent aisément passer par les ouvertures prévues dans les murs extérieurs sauf du côté nord. Afin d'augmenter au'maximum son efficacité thermique, la maison selon l'invention peut être équipée de panneaux solaires pour capter de façon active l'énergie solaire, cette énergie pouvant être utilisée pour le chauffage du volume habité et/ou le chauffage de l'eau domestique, dépendant du nombre d'heures d'ensoleillement dans la région oti la maison est construite. A ce sujet, il convient de mentioner que, par sa structure, la maison d'habitation selon l'invention offre une surface maximale de murs exposés au rayonnement solaire naturel. Lorsque des panneaux capteurs sont utilisés, ils peuvent être disposés de trois façons, a savoir: 1) verticalement sur les murs extérieurs, entre les ouvertures; 2) suivant une inclinaison a déterminer, en avant du dernier plancher; et 3) sur le toit. De par sa géométrie, la maison d'habitation selon l'invention offre donc aux concepteurs plusieurs endroits adéquats pour positionner des capteurs solaires tout en laissant une large possibilité de captageet/ou de transformation de l'énergie (stockage dans de l'eau ou dans un massif de roche, l'utilisation de piles photo-voltalques, etc). Bien entendu, la maison selon l'invention peut comporter un ou plusieurs étages. Dans tous les cas, il sera toutefois préférable de ne prévoir qu'une seule porte au rez de chaussée pour réduire au maximum les pertes thermiques. Comme on peut donc le constater, la plupart des composants de la presènte invention sont solidaires et indissociables. Ces divers composants sont tous connus individuellement mais, a la connaissance de l'inventeur, n'ont jamais été utilisé en commun tel que décrits et revendiqués dans le présent mémoire descriptif. Parmi les autres avantages de la maison selon l'invention on peut mentionner l'utilisation du beton comme matériau de base pour les planchers, les murs de réparation et le toit, lequel béton peut être coulé directe-ment sur le chantier ou préfabriqué en usine, en atelier ou sur le chantier en fonction des -conditions locales. Le fait que le béton est quasiment le seul matériau de base utilisé présente de très nombreux avantages, tels que l'effet de répétition, la rapidité d'exécution, la reduction du délai de construction, la réduction des coûts de construction, l'avancement de la date de disponibilité, le travail pendant l'hiver dû a la préfabrication et la réduction des interférences entre corps d'état. De plus, du fait que le béton est utilisé non seulement pour fabriquer des murs mais également pour fabriquer les planchers, conduit à une amélioration de la qualité des surfaces exposées de même qu'à une amélioration de la précision des joints, puisque l'on peut alors utiliser des coffrages en métal et des moules fixes. Le choix du béton présente en outre un autre intérêt dans la mesure où c'est un excellent isolant contre le feu. L'emploi généralisé du béton assure donc une sécurité et un confort amélioré pour les occupants, en plus de rendre inutile la présence d'un deuxième escalier. En outre, son utilisation permet d'obtenir une réduction des primes d'assurance, une augmentation de la valeur immobilière ainsi qu'une augmentation substantielle de la longévité de la bâtisse. Avantageusement, les fonctions d'habitation au sein de la maison peuvent être séparées, une partie pouvant être réservée au séjour, l'autre au repos. De préférence, les pièces destinées au repos seront disposées à l'est de façon à pouvoir bénéficier du soleil levant. L'invention ainsi que ses divers avantages ressortiront mieux de la description non limitative qui va suivre d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'une maison selon l'invention, montrant les axes principaux des murs et façades; - la figure 2 est une vue en plan montrant la disposition possible des pièces d'un logement dans le cas d'une maison comprenant plusieurs logements de six pièces superposés et reliés a l'aide d'un escalier; - les figures 3 et 4 sont des vues en plan montrant schématiquement l'ensoleillement des pièces divers moments de la journée;; - la figure 5 est une vue en coupe transversale montrant la jonction du mur extérieur orienté du côté nord avec le toit - la figure 6 est une vue en coupe transversale montrant des détails de la jonction des murs extérieurs orientés du côté sud, avec un plancher intérieur; - les figures 7a et 7b sont des vues schématiques en coupe transversale et de dessus de la maison, montrant les dispositions possibles pour des, panneaux capteurs; et - la figure 8 est une vue en élévation montrant la moitié de la façade sud de la maison avec différentes combinaisons et formes possibles de panneaux et d'ouvertures. Comme on peut aisément le constater, la maison d'habitation illustrée sur les dessins annexés a, lorsque vue de dessus, une surface en forme de moitié de dodécanone régulier. I1 convient toutefois de mentionner que la présente invention n'est pas limitée a ce polygone particulier, tout autre polygone ayant plus de six côtés pouvant être utilisés de façon similaire. En fait, le choix du nombre de côtés du polygone est laissé a la discrétion du constructeur en fonction de la taille et la forme qu'il veut donner à la maison et aux pièces se trouvant a l'intérieur de celles-ci. Sur les dessins ci-joints, les lettres et numéros utilises à titre de référence représentent respectivement les éléments suivants: A . mur extérieur de la façade semi-polygonale exposée au soleil; B . mur extérieur orienté au nord; C . angle de la façade semi-polygonale exposée au soleil; D . demi-cercle dans lequel la surface semi-polygonale de la maison est inscrite; E . axes des murs intérieurs; F . axes des pièces; G . fenêtres; R . pièces de repos; S . pièces de séjour; T . cuisine; W . salle de bain; 1 . finition intérieure en gypse sur un des murs extérieurs ensoleillés; 2 . film coupe-vapeur entre gypse et isolant; 3 . ossature légère de métal disposée verticalement remplie d'isolant 3.5 pouces; 4 . ossature légère de métal disposée horizontalement et remplie d'isolant 3.5 pouces; 5 . finition extérieure en feuilles de métal prépeint; 6 . plafond ; coffrage fini de dalle-plancher en béton plein; 7 . armature de dalle de béton en aciers ronds; 8 . toit constitué par une dalle de béton de structure pleine (6 pouces d'épaisseur); 9 . isolant rigide ( 3 pouces d'épaisseur); 10. dalle flottante froide en béton (6 pouces,d'épaisseur); 11. armature de dalle pleine en aciers ronds; 12. application hydrofuge sur dalle de béton; 13. poutre de béton formant bordure du toit-terrasse; 14. finition extérieure en métal prépeint sur le mur exté rieur nord; 15. isolant rigide (3 pouces d'épaisseur); 16. structure rideau d'un des murs extérieurs ensoleillés, en blocs de béton creux (6 pouces d'épaisseur); 17. fourrures de métal et film coupe-vapeur; 18. finition intérieure en gypse sur le mur extérieur nord; 19. poutre liaison en béton des items 16 & 8; 20. coffrage perdu en profilés métalliques; 21. isolant thermique rigide de 3 pouces; 22. mur de fondation en béton armé; 23. panneau solaire de façade; 24. panneau solaire de rive de terrasse; et 25. panneau solaire de terasse. Tel que clairement illustré sur la figure 1, les murs exterieurs A et B dessinent ensemble une surface en forme de moitié de dodécagone. Cette surface s'inscrit dans un demi-cercle D dont la diagonale formant la base est orientée plein nord de façon a ce que l'ensemble de la fa çade polygonale soit exposée au soleil. Le demi-cercle D limite les arêtes extérieures des murs périphériques A. Avantageusement, les axes des pièces E sont choisis de façon a aboutir aux angles C de la façade semi polygonale exposée au soleil, alors que les axes des murs F séparant les diverses pièces entre elles sont choisis de façon å aboutir perpendiculairement chaque tronçon de mur A de la façade ensoleillée. Tel qu'on peut mieux le comprendre au vu de la figure 2, deux tronçons consécutifs A de façade symétriquement disposés autour de l'axe E d'une pièce constitue le mur extérieur de la pièce en question en formant un angle obtu de 1500. Tel qu'on peut également le constater sur la figure 2, les six pièces de la maison d'habitation, lesquelles pièces incluent trois chambres R, un salon et un séjour S, et une cuisine T sont toutes pourvues d'une ouverture et sont toutes orientées de telle sorte qu'elles sont obligatoirement ensoleillées une partie de la journée. Chaque pièce peut avantageusement être conQue de façon a avoir un accès indépendant tel qu'illustré, sauf la cuisine T à laquelle on peut accédérer par la salle de séjour. La salle de bain W ainsi que la cage d'escalier sont disposées près du centre du polygone, le lông du mur nord. Ces deux éléments n'ont pas d'ouverture sauf une porte au rez de chaussée qui peut être placée face a la porte d'appartement. Tel qu'on peut aisément le constater au vu des figures 3 et 4 qui montrent, de façon trés schématique, le spectre plan d'ensoleillement de la maison a diverses heures de la journée, toutes les pièces d'habitation de ia maison selon l'invention sont longuement ensoleillées dans la journée. Aux heures d'ensoleillement minimum, c'esta-dire le soir ou le matin, au moins trois pièces sont capables de capter les rayons du soleil. Lorsque le soleil est au maximum de sa course, c'est-à-dire habituellement vers midi, toutes les ouvertures permettent aux rayons solaires d'entrer soit perpendiculairement dans le cas de deux des six fenêtres (c'est-à-dire dans le cas de 33% des fenêtres), soit de biais dans le cas des quatres autres fenêtres.En outre, entre les deux périodes minimales et la période maximale, correspondant à 9 et 11 h du matin et à 14 et 16 h de l'apres-midi, cinq ouvertures sur six de la maison permettent au rayon du soleil d'entrer, ce qui représente au total un ensoleillement maximum journalier de l'ordre de 83%, permettant un ensoleillement intérieur plus ou moins direct. Comme on pourra également le constater au vu des figures 3 et 4, tous les murs intérieurs de meme que tous les angles intérieurs de chacune des pièces sont exposés au moins une fois par jour au soleil. Ceci est tout parti culièrement intéressant dans le cas des murs intérieurs séparant les diverses pièces d'habitation entre elles, puisque ces murs faits en béton plein sont ainsi capables d'absorber et de retenir la chaleur du rayonnement solaire lorsqu'ils y sont exposés. La figure 5 montre des détails de construction au niveau de la toiture terrasse du côté du nord. Comme on peut le constater, la toiture est constituée par un système de double dalle, la dalle supérieure étant du type flottante Comme on pourra également le constater, ces deux figures fournissent des détails sur l'isolation thermique, l'étanchéité, la structure de béton, la finition des murs et des plafonds. I1 en est de même de la figure 6 qui fournit des details de construction au niveau du plancher inférieur dans l'hypothese d'un plancher de rez-de-chaussée sur vide sanitaire ventilé. Sur cette figure 6, on notera la présence d'un coffrage 20 laissé sur place ainsi que la présence d'une couche d'isolation thermique 21. Les fondations peuvent être du type continue porteuse ou être de tout autre type, tel que des pieux, en fonction de la capacité portante du sol sur lequel la maison d'habitation est construite. Tel qu'illustré sur les figures 7 et 8, la maison d'habitation précédemment décrite peut être pourvue de panneaux capteurs solaires. Ces panneaux capteurs peuvent être disposés a même la façade (panneaux 23), au devant des rives du plancher-terrasse (panneaux 24) ou sur la terrasse (panneau 25). I1 existe donc trois possibilités qui peuvent d'ailleurs être utilisées simultanément. Le nombre de panneaux solaires a utiliser dépend bien entendu de l'intensité et du nombre d'heures d'ensoleillement de la maison, ces deux paramètres dépendant eux-mEmes de l'emplacement géographique du site choisi pour la construction de la maison. Les panneaux solaires peuvent être utilisés pour chauffer l'eau domestique seulement ou chauffer également les locaux. Comme on pourra aisément le constater, en utilisant simultanément les trois types de panneaux capteurs cidessus mentionnés, on peut constater que les panneaux verticaux 23 fixés en façade reçoivent des rayons solaires de biais. Les panneaux 24 montés en biais au devant du dernier plancher reçoivent par contre les rayons solaires perpendiculairement selon l'époque de l'année. I1 en est de même des panneaux 25 inclinés sur le toit. -Revendications 1. Maison ou batiment permettant un captage passif maximum de l'énergie solaire, comprenant: a) Un toit plat, isothermique et supportant des panneaux capteurs solaires. b) Des murs extérieurs, exposés au soleil, construits selon la technique des murs-rideaux, légers, non-porteurs. c) Un mur extérieur non exposé au soleil. d) Des murs intérieurs disposés comme des rayons. e) Des planchers en béton séparant les divers étages. f) Des ouvertures comprenant une porte et des fenêtres. Maison caractérisée en ce que: -lorsque vue de dessus, ]es murs extérieurs dessinent ensemble une surface en forme de moitié de polygone ayant au moins six côtés, ladite surface s'inscrivant dans un demicercle dont la diagonale de polygone formant la base du cercle est située du côté opposé au soleil, de façon à ce que l'ensemble des façades polygonales soient exposées au soleil. -le mur extérieur non ensoleillé est pourvu d'une issue seulement. -les pièces sont chacune pourvues d'une ouverture de façon à exposer les murs intérieurs une première fois sur une face au soleil ascendant et une deuxième fois sur l'autre face au soleil descendant ou une première fois par une ouverture et une seconde fois par l'ouverture suivante. Ces pièces sont disposées les unes à côté des autres sur tout le long des façades polygonales exposées au soleil de façon a être, chacune et toutes, ensoleillées pendant plusieurs heures consécutives. -le toit est constitué d'une double dalle de béton avec isolation thermique intercalaire et étanchéité. -le mur extérieur non exposé au soleil est porteur d'une demie travée des planchers intérieurs et est isolé sur sa face extérieure. -les murs intérieurs-rayons sont en béton plein, capteurs passifs d'énergie solaire et supportent les planchers. -les ouvertures extérieures, autres que la porte unique côté opposé au soleil, sont des fenêtres ou portes-fenêtres placées dans les murs ensoleillés. 2. Maison selon la revendication 1, caractérisée en ce que les murs intérieurs séparant entre elles les diverses pièces sont disposés perpendiculairement aux murs extérieurs de la façade semi-polygonale exposée au soleil. 3. Maison selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le toit est plat et est fait de béton plein et en ce que les murs extérieurs et le toit sont recouverts d'une enveloppe isolante, le recouvrement du toit étant constitué par une dalle de béton sur une couche d'isolant. 4. Maison selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des panneaux solaires disposés sur ses murs extérieurs, ou son toit ou les deux.