Brevet FR2628179A1 — publié le 19890908

() RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 179 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL. commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national 88 02745 ( N d'enrogistrement national: 8 8 02745 PARIS ( Int CI': F 16 L 59/06. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 ) Date de dépôt: 2 mars 1988. Q Demandeur(s): Société HDG ENERGIE, SA. FR. ) Priorité @ Inventeur(s): Denis Consigny. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 36 du 8 septembre 1989. 6 Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: Q Titulaire(s): Mandataire(s) Panneaux d'isolation modulaires comprenant une cavité maintenue en dépression et procédé d'isolation intégrant de tels panneaux. 57 Le domaine d'application de l'invention est l'isolation de volumes habitables ou non. E ô Les panneaux isolants selon l'invention comprennent deux faces planes 1 et 2 séparées par un cadre et des entretoises 4 l s........ de telle façon qu'une cavité 3 soit ménagée à l'intérieur de ces. - panneaux. Chaque cavité 3 d'un panneau peut être reliée de.. façon étanche par un raccord 10 à une cavité 3 d'un panneau,, -' voisin ou à une pompe à vide 11. l l,2 qf= Ces panneaux présentent de bonnes qualités isolantes.! lorsque la cavité 3 est à la pression atmosphérique, ces 3 qualités isolantes deviennent excellentes lorsque les cavités 3 I sont mises en dépression par la pompe 11. i' ' i L'invention concerne également le procédé consistant à l G isoler, au moyen d'une pluralité de panneaux selon l'invention, un volume donné qui peut être par exemple un congélateur, unl A ballon de stockage ou un bâtiment. CO IN L D Vente des fascicules à l'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de la Convention -75732 PARIS CEDEX 15 "Panneaux d'isolation modulaire comprenant une cavité maintenue en dépression et procédé d'isolation intégrant de tels panneaux". Le domaine d'application de l'invention est l'isolation thermique et/ou acoustique des volumes habitables ou non. Les cas o il est utile, voire indispensable, d'isoler un volume par rapport à l'ambiance sont extrême- ment nombreux. A tel point que l'industrie des produits et panneaux isolants est présente dans la plupart des pays et représente un volume d'activité extrêmement important. Les principales applications de l'isolation sont la conservation d'aliments ou de produits dans des enceintes réfrigérées spécifiques, la conservation de chaleur dans des fours ou des dispositifs dg stockage calorifugés et l'amélioration du confort dans les locaux d'habitation. Actuellement les fonctions d'isolation sont obtenues & partir de panneaux rigides ou de produits injectés dont la conductivité thermique et inversement proportionnelle à leur épaisseur et est fonction des caractéristiques de leur(s) matérieau(x) constitutif(s). On connaît principalement les laines de verre, les laines de roche, la vermiculite et les polystyrènes, produits fréquemment utilisés pour l'isolation thermique. Le prix de revient de ces panneaux est élevé et leurs performances restent limitées par des contraintes d'encombrement: pour obtenir une isolation très efficace, il faudrait pouvoir ménager des épaisseurs d'au moins 10 cm, et, idéalement des épaisseurs d'un mètre. On constate en effet qu'avec un matériau isolant classique, d'une conductivité thermique utile de 0,037 w/m c, il faut utiliser une épaisseur de 100 cm pour obtenir une paroi de résistante thermique de 2,7 m2 c/w et de 200 cm pour aboutir à une résistance thermique de 5,4 m2 c/w. On constate par ailleurs que la fabrication, le transport et la mise en oeuvre des isolants classiques est délicate et onéreuse compte tenu de la quantité de matière devant être mise en oeuvre pour aboutir à un résultat satisfaisant. Enfin, que l'on pratique une isolation par l'intérieur ou par l'extérieur, ces procédés d'isolation classique présentent l'inconvénient, compte tenu de l'épaisseur nécessaire pour obtenir un résultat satisfaisant, d'aboutir à un rapport volume occupé par l'objet isolé/volume utilisable défavorable. Pour tenter de résoudre ces inconvénients, on a d'une part proposé des produits ayant des conductivités thermiques particulièrement faibles (exemples: polyisocyanurates, mousses formophénolique) et d'autre part intégré les fonctions isolation aux parois des volumes à protéger, notamment dans le cas des applications destinées aux bâtiments. On sait que l'isolant idéal, tant sur le plan de ses performances thermiques que de ses performances acoustique est le vide absolu. L'absence de matière interdit en effet toute transmission de chaleur par conduction et toute transmission des vibrations sonores. Cependant le vide n'est pas utilisé comme isolant au niveau des applications industrielles ou domestiques car il est extrêmement difficile et onéreux de réaliser une cavité non cylindrique qui soit susceptible de conserver durablement une pression nettement inférieure à la pression atmosphérique. Dans le temps, on constate en effet que des infiltrations progressives aboutissent à une augmentation de la pression à l'intérieur de la cavité. De plus, des cavités cylindriques dont la réalisation serait éventuellement envisageables moyennant un cot de fabrication élevé ne peuvent se juxtaposer que par leur génératrice, ce qui interdit la réalisation d'une isolation continue efficace. En conséquence, l'invention a pour objet de réaliser des composants d'installations et des installations qui apportent des solutions concrètes et performantes aux difficultés évoquées ci-dessus. A cet égard, un premier objet de l'invention est de réaliser des panneaux isolants particulièrement performants tout en gardant une épaisseur faible, compatible avec l'insertion de ces panneaux dans des parois de four, de réfrigérateur ou de congélateur ou en encore de volumes habitables. Un objectif complémentaire est de diminuer le prix de revient des panneaux isolants et de faciliter leur transport et leur mise en oeuvre. Un autre objet de l'invention est d'obtenir un degré d'isolation variable d'un volume donné & partir d'une pluralité de panneaux entourant ce volume. Cette isolation variable est obtenue par ajustement de la valeur du vide relatif créée dans les cavités aménagées dans les panneaux. Une caractéristique essentielle de l'invention est en effet de réaliser des panneaux de forme parallélépipédique d'une épaisseur faible par rapport à leur longeur et à leur largeur, présentant sur la quasi totalité de leur surface un évidement, lequel évidement débouche par un orifice sur un raccord destiné à relier de façon étanche la cavité de chaque panneau soit à la cavité d'un panneau voisin, soit à une pompe. Le déclanchement de cette pompe, obtenu soit par un interrupteur horaire, soit encore par une sonde de pression située dans le circuit en dépression, réalise en effet, moyennant une faible consommation d'énergie, une dépression dans l'ensemble du circuit et des cavités qui constituent l'essentialité des panneaux isolants. La valeur de la dépression réalisée dans les isolants des panneaux est réglée en fonction du degré d'isolation souhaité sans dépasser les limites mécaniques des panneaux. Le problème de la résistance mécanique des panneaux est également de toute première importance, puisque un panneau plan de 1,1 m2 comprenant une cavité de 1 m2 de surface subirait, sur chacune de ses faces, une force de une tonne. Il est donc indispensable d'obtenir une résistance à la pression importante au niveau des faces planes du panneau selon l'invention. Pour obtenir ce résultat, l'une des caractéristiques de l'invention consiste à utiliser l'inertie procurée par des plaques réalisées en matériau isolant à haute densité d'une épaisseur correspondant environ à 1/3 de celle du panneau total. Par ailleurs, des matériaux isolants à haute densité sont également placés en entretoise de façon à maintenir constant l'écartement entre les deux plaques y compris après mise en, dépression de la cavité. Une autre caractéristique du panneau selon l'invention est qu'il comprend les moyens d'effectuer une laison étanche entre la cavité qu'il contient et celle(s) d'un ou plusieurs panneaux identiques auxquels ce panneau est juxtaposé, ceci de telle façon qu'une pluralité de panneaux accolés constitue un circuit unique formé de cavités et de raccords. Ce circuit débouchant sur une pompe à vide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appaitront à la lecture suivante d'un mode de réalisation de l'invention, donné à simple titre illustratif et les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un panneau selon l'invention en vue de face, de côté et de dessous. la figure 2 représente un panneau selon l'invention avec raccords cachés. la figure 3 représente un détail de liaison des panneaux entre eux, et différents modes d'exécution de la cavité intérieure. la figure 4 représente un congélateur isolé au moyen de panneaux selon l'invention. la figure 5 représente un ballon de stockage d'eau chaude sanitaire isolé au moyen de panneaux selon l'invention. la figure 6 représente une maison d'habitation isolée au moyen de panneaux selon l'invention. Le panneau isolant selon l'invention comprend deux faces planes, parallélépipédiques, d'épaisseur inférieure & leur longueur et à leur largeur. Ces deux faces (1) et (2) sont réalisées dans un matériau isolant compact présentant une importante inertie et une grande résistance aux efforts de pression. Cette inertie et cette résistance sont obtenues soit par un seul matérieau (exemple mousse formophénolique haute densité, fibre de carbonne-Kévlar), soit par un complexe associaat plusieurs matériaux dans l'épaisseur de chacune des deux plaques (exemples: deux parois en métal ou en ABS, âme mousse isolante avec ou sans entretoises en métal ou en ABS). Ces deux plaques (1) et (2) sont reliées entre elles par un cadre composée de profilés (5), (6), (7) et (8), placé entre ces deux plaques aux environs de la périphérie de celles-ci, de telle façon que l'ensemble constitué par les plaques (1) et (2) et les éléments du cadres (5), (6), (7) et (8) ménage une cavité (3) creuse & l'intérieur du panneau ainsi constitué. Les profilés (7) et (5) pourront être avantageusement bombés sur leur face extérieure tandis que les profilés (6) et (8) présentent un creux destiné à recevoir le bombage réalisé sur les parties (5) et (7). D'autre type de recouvrement des panneaux les un par rapport aux autres pourront être obtenus au moyen de profil spécifiques donnés aux côtés extérieurs des profilés (5), (6), (7) et (8) qui pourront, par exemple présenter des angles à 45e ou encore un profil en "L" réalisant un ajustement précis entre deux panneaux voisins et limitant les infiltrations d'air entre deux panneaux. De plus, pour augmenter la résistance à la pression que subissent les parois extérieures du panneau notamment sur les (1) et (2) on pourra disposer des entretoises (4) réalisées en matériau isolant haute densité, destinées à maintenir constant l'écart entre ces deux plaques y compris après mise en dépression de la cavité (3). Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'ensemble constitué par les éléments (1), (2), (4), (3), (6), (7) et (8) pourra être réalisé d'une seule pièce par moulage. A défaut, toutes combinaisons de ces éléments pourront être obtenues d'une seule pièce, les sous- ensembles ainsi réalisés étant ensuite assemblés pour obtenir un panneau selon l'invention. Il sera également avantageur d'obtenir par construction une précontrainte des faces (1) et (2), précontrainte dont la valeur sera choisie en fonction de l'inertie de ces plaques, de la nature et de la disposition des entretoises (4) ainsi que de la valeur de la dépression maximum à laquelle sera soumise la cavité (3) lorsque le panneau sera en service. Cette précontrainte a pour effet de lutter contre le rapprochement des plaques (1) et (2) lorsque la cavité (3) est mise en dépression. Elle est obtenue par exemple en utilisant une épaisseur dégressive des entretoises (4) du centre vers la périphérie du panneau et une légère inclinaison des profil (5), (6), (7) et (8) dont l'épaisseur sera légèrement plus importante à l'intérieur du panneau qu'à l'extérieur (inclinaisons symbolisées par les angles). Dans tous les cas les cavités (3) devront déboucher à l'extérieur du panneau par un orifice ou raccord (9) destiné à effectuer la liaison entre un panneau et un ou plusieurs panneaux identiques plaqués contre le volume à isoler, de telle façon que la même pression puisse être maintenue dans l'ensemble du circuit composé par les cavités intérieures (3) contenues dans une pluralité de panneaux selon l'invention et les raccords d'interconnexion (10). Ces raccords (10) et orifices (9) pourront être réalisés par tous moyens connus. Ils peuvent notamment être situés soit sur les faces (1) ou (2), soit encore à l'intérieur des profils (5), (6), (7) ou (8) de façon & obtenir une liaison étanche entre les cavités (3) contenues dans deux panneaux voisins. La figure 2 montre un exemple de réalisation de profil (5), (6), (7) et (8) intégrant les orifices (9) et les raccords (10) obtenus par clippage d'un panneau sur son voisin. Pour des raisons de commodités, plusieurs orifices (7) pourront être réalisés sur chaque panneau. Ces orifices seront soit bouchés de façon étanche, soit raccordés à des orifices d'un panneau voisin.. Dans une variante de l'invention, la cavité intérieure (3) pourra être constituée d'une pluralité de veines, par exemple cylindriques pratiquées dans le matériau isolant. La figure 3a représente un mode de réalisation dans lequel ces veines (13) sont obtenues par extrusion de l'isolant. Aux deux extrémités du panneau on fixe de façon étanche deux couvercles (14) perpendiculaire à l'axe des veines (13) de telle façon que l'ensemble des veines et des évidements (15) pratiqués dans les couvercles (14) constitue un seul et même circuit équivalent à une cavité (3). Plusieurs mode de réalisation et de disposition de ces veines pourront être réalisés, comme l'indiquent les figures 3b (un seul faisceau de veine obtenu par extrusion ou moulage de l'isolant) et 3c (isolant présentant après mise en forme un faisceau anarchique de veines communiquant entre elles). On remarquera que le panneau selon l'invention présente de bonnes qualités isolantes, comparable à celle d'un panneau classique de même épaisseur, y compris lorsque la cavité (3) n'est pas mise en dépression. Cette particularité permet de ne déclancher la mise ne dépression de la cavité (3) que lorsque les besoins d'isolation sont importants et de "shunter" éventuellement un panneau dont l'étanchéité serait insuffisante. Les figures (4), (5) et (6) représentent trois applications préférentielles de l'invention. La figure (4) représente l'isolation d'un congélateur au moyen de panneau selon l'invention. Ces panneaux sont placés sur la totalité des parois du congélateur, y compris le fond et le couvercle. Ils peuvent être intégrés aux parois et faire partie de la structure portante du congélateur. Chaque panneau élémentaire est relié à l'un ou plusieurs de ses voisins par au moins un raccord (10), représenté ici de façon visible pour faciliter la compréhension. Les raccords effectuant la liaison entre les isolants du coffre et ceux du couvercle ont une taille et une disposition telle qu'ils permettent l'ouverture du couvercle. Au moins un point du circuit constitué par l'ensemble des cavités (3) et des raccords (10) est relié de façon étanche à une pompe à vide (11). Cette pompe à vide est déclenchée soit manuellement, soit, préférentiellement, par un manocontacteur (12) situé par exemple sur le raccord liant la pompe (11) à l'un des panneaux et déclenchant la pompe dès que la pression dans le circuit est supérieur à P1 l'arrêtant dès que cette pression est inférieure à P2. On prendra par exemple P1 = 0,05 bars et P2 = 0,1 bars. La figure (5) représente l'isolation d'un ballon de stockage d'eau chaude sanitaire au moyen de panneaux selon l'invention. La réalisation et le fonctionnement sont identiques à ceux illustrés en figure (4), à ceci près que les panneaux ont une forme curviligne qui épouse la forme extérieure du ballon à isoler. La figure (6) représente l'isolation d'un bâtiment au moyen de panneaux selon l'ivention. Là encore, on retrouve les panneaux, les raccords (10) et la pompe (11). On remarquera que des panneaux spécifiques, de taille différente de celle des panneaux standards peuvent être réalisés pour isoler notamment les portes et les volets prévoyant des raccords (10) de longueur pour permettre l'ouverture et la fermeture de ces éléments. De même, on pourra réaliser des panneaux selon l'invention dont les faces (1) et (2) seront réalisées en matériaux transparent (verre, polymétyl métacrélate, etc....) de façon à se substituer aux vitres habituellement utilisées dans le bâtiment.(16) D'autres applications des panneaux selon l'invention et d'autres variantes dans le mode d'utilisation de ceux-ci pourront âtre pratiquées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. L'invention concerne également le procédé qui consiste à isoler thermiquement et/ou phoniquement un volume donné au moyen d'une pluralité de panneaux comportant au moins une cavité (3), lesquelles cavités sont reliées entre elles par les raccords (10) de façon à former un ou plusieurs circuit étanche, chacun de ces circuits étant relié à une pompe à vide (11) dont l'action consiste à abaisser la pression dans ces circuits. REVENDICATIONS 1. Panneau d'isolation thermique et/ou phonique caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cavité intérieure (3) débouchant par au moins un orifice (7) à l'extérieur du panneau. 2. Panneau modulaire d'isolation thermique et/ou phonique selon revendication (1) caractérisé en ce qu'il comprend les moyens de raccordement étanches entre une cavité intérieure (3) dont il est muni et une ou plusieurs cavités intérieures (3) d'un -ou plusieurs panneaux similaires voisins. 3. Panneau selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau isolant haute densité. 4. Panneau selon revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'il comprend deux faces planes (1) et (2) d'épaisseur égale à environ un tiers de l'épaisseur du panneau et en ce que ces deux faces planes sont soumises à une précontrainte tendant à écarter leurs centres respectifs l'un de l'autre. 5. Panneau selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des entretoises (4) réalisées en matériau isolant haute densité. 6. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend deux faces (1) et (2) réalisées en matériau transparent ou translucides. 7. Panneau selon revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins la partie centrale est réalisée en matériau isolant et est obtenue par une extrusion ou moulage et est munie d'une pluralité de veines évidées communiquant entre elles. 8. Procédé d'isolation thermique ou phonique d'un volume caractérisé en ce qu'il consiste à entourer ce volume au moyen de panneaux jointifs comportant une cavité intérieure (3), chaque cavité étant reliée de façon étanche par un raccord (10) à une cavité (3) d'un panneau voisin, l'une au moins des cavités (3) étant reliée de façon étanche à une pompe & vide (11). 9. Procédé d'isolation selon revendication 8 caractérisé en ce que le déclanchement de la pompe & vide est obtenue par un monocontacteur (12) relié de façon étanche au circuit constitué d'une pluralité de cavités intérieures (3) intégrée & des panneaux isolants. ONa I.- 1 c'.-f'-I-,_o t Ii't __ _ Co ooo -gi I Hc O., t e II L i'ri' - I ----'- o.' IIII .-,, 2/6 _ Ai EL L o a ppe A^ 31[ nai 2_ l' 1"l IV7( ! IX i Il ,t I 't I,I t À I I IlI II I: I ij I' FIG.2I - -.-__:-z -- - -: S I CI' I. * I 91. I Vv là'. - --ri t,, sZgZ___ LA;SI- - -- lI ---I g.- e- CJ. "Na, ' \a?- - - -- M\^ ^1, à,\ S % ''ELA I'' N Nu. 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