Brevet FR2754335A1 — publié le 19980410

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine du chauffage et du rafraîchissement de bâtiments ou d'immeubles, plus particulièrement le chauffage de certaines parties de ces derniers, et a pour objet un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement d'un sol ou d'un plancher, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel dispositif. De nombreux moyens de chauffage de bâtiments sont déjà connus pour chauffer des pièces ou des locaux habités, tels que, par exemple les installations de chauffage central associés à des radiateurs, le chauffage électrique par convection ou radiation, etc. Néanmoins, tous ces modes de chauffage connus traditionnels chauffent en priorité l'air de la pièce ou du local concerné(s) et ne permettent pas de ce fait, à moins de surchauffer, d'amener le sol ou le plancher à une température de confort (entre 18 C et 28 C), notamment lorsque ce denier n'est pas isolé et est recouvert de matériaux minéraux, tels que des carreaux, du marbre, etc... On connaît également, comme le montre la figure 1 des dessins annexés, des techniques de chauffage par le sol, dans lesquelles un circuit de circulation de fluide chaud est disposé sur la face supérieure brute du plancher ou sol et est noyé dans une chape d'enrobage constituant le face supérieure dudit plancher ou sol, ladite chape portant généralement un revêtement minéral en surface. Dans ce dernier mode de chauffage, la chaleur nécessaire au chauffage de la pièce est transmise par la chape et diffusée par la surface du sol ou du plancher. Toutefois, ce mode de chauffage par le sol est généralement mis en oeuvre uniquement dans les constructions nouvelles, puisque son installation dans des constructions existantes entraîne, d'une part, des travaux d'aménagement importants et coûteux et, d'autre part, la suppression des moyens de chauffage traditionnels présents dans les locaux ou pièces concerné(e)s et rendus superflus du fait de l'installation dudit chauffage par le sol. De plus, pour obtenir, dans certaines conditions climatiques extrêmes, un chauffage suffisant de la totalité des pièces ou locaux concernés, il est nécessaire de porter le sol ou le plancher à une température située au delà de la plage de confort précitée. Le problème posé à la présente invention consiste à pallier l'ensemble des inconvénients précités, et notamment à concevoir un dispositif de chauffage, et le cas échéant de rafraîchissement, permettant d'amener les sols ou planchers concernés à une température de confort thermique pour les habitants, venant en complément des moyens de chauffage traditionnels déjà installés, en utilisant, le cas échéant, une partie au moins de ces derniers, et n'entraînant aucune intervention (destruction, rénovation, installation...) au niveau des pièces ou locaux comportant les sols ou planchers concernés. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement d'un sol ou d'un plancher, notamment de locaux ou de pièces de bâtiments ou d'immeubles habités, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par un circuit de circulation de fluide caloriporteur monté sur la face inférieure dudit sol ou plancher non isolé thermiquement, constituant le plafond du local ou de la pièce inférieure s'étendant sous la pièce ou le local dont le sol ou plancher doit être chauffé ou rafraîchi et, d'autre part, par une couche thermiquement isolante et/ou réflectrice située sous ledit circuit de circulation et formant barrière entre ce dernier et la pièce ou le local inférieur(e). L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 2 est une vue schématique en coupe montrant un plancher équipé d'un dispositif selon l'invention; la figure 3 est une vue de détail à une échelle différente d'un sol ou plancher équipé d'un dispositif selon l'invention; la figure 4 est une vue de détail, en coupe longitudinale et en élévation latérale, d'une partie d'un ensemble circuit de circulation / rails de solidarisation / éléments de fixation faisant partie de l'invention; la figure 5 est une vue par dessous d'un sol ou plancher équipé d'un circuit de circulation selon l'invention, avant mise en place de la couche isolante et/ou réflectrice; la figure 6 est une représentation synoptique du dispositif selon l'invention branché sur une installation de chauffage central, selon un premier mode de réalisation de l'invention, et, la figure 7 est une représentation synoptique d'un dispositif selon l'invention associé à une installation de chauffage central, conformément à un second mode de réalisation de l'invention. Comme le montrent notamment les figures 2, 3, 4 et 5 des dessins annexés, le dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement d'un sol ou plancher selon l'invention est principalement constitué, d'une part, par un circuit 2 de circulation de fluide caloriporteur monté sur la face inférieure 1' dudit sol ou plancher 1 non isolé thermiquement, constituant le plafond du local ou de la pièce inférieure 3' s'étendant sous la pièce ou le local 3 dont le sol ou plancher 1 doit être chauffé ou rafraîchi et, d'autre part, par une couche 4 thermiquement isolante et/ou réflectrice située sous ledit circuit de circulation 2 et formant barrière entre ce dernier et la pièce ou le local inférieur(e) 3'. Le chauffage ou le rafraîchissement du sol ou plancher 1 est donc réalisé par le sous-sol et l'installation dans des bâtiments existants du complément de chauffage que constitue le dispositif selon l'invention permet de conserver lesdits sols ou planchers 1 en l'état. Le dispositif selon l'invention permet donc d'obtenir, par transmission de la chaleur par diffusion et conduction à travers les composantes formant le sol ou plancher 1, une élévation de la température de ces derniers et donc une amélioration du confort thermique de l'usager, par élimination partielle ou totale de plusieurs inconvénients, à savoir, sol froid en surface, température ambiante inégale et surconsommation d'énergie. De même, lorsque le fluide caloriporteur est réfrigéré, il est possible de réaliser un refroidissement du sol ou plancher 1 et donc un rafraîchissement de sa face supérieure. Selon une première caractéristique de l'invention, le circuit de circulation 2 est directement fixé sur le plafond brut 1' de la pièce ou du local inférieur 3', sans être enrobé et après enlèvement, le cas échéant, des couches isolantes éventuellement présentes en sous-face. Ledit circuit 2 est avantageusement composé par un tube en un matériau polymère configuré en serpentin à segments parallèles et maintenu contre ledit plafond 1' au moyen de rails métalliques 5 mutuellement espacés et solidarisés audit plafond 1' par l'intermédiaire d'éléments de fixation métalliques 6 pénétrant dans la masse dudit plafond 1', tels que des chevilles ou analogues (Figures 3, 4 et 5). Conformément à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le tube est réalisé en polypropylène et les rails métalliques 5 consistent en des bandes de tôles préformés, intégrant des conformations 5' sensiblement en forme de aplatis sur le dessus et reliées entre elles par des portions plates, le tube étant emboîté à chaud dans ces conformations 5' par déformation plastique résiliente. Le tube mis en oeuvre peut consister en un tube connu sous la désignation Multibéton 17 x 2,2 présentant un très faible coefficient de dilatation thermique et pouvant supporter des températures jusqu'à 1500 C. L'énergie calorique présente dans le fluide caloriporteur (préférentiellement de l'eau chaude) est transmise à travers la paroi dudit tube aux rails métalliques 5, lesquels la transmettent au sol ou plancher 1, d'une part, par conduction directe au niveau de leurs zones de contact avec la sous-face, d'autre part, par conduction indirecte à travers les éléments de fixation pénétrants 6 qui diffusent la chaleur transmise par les rails 5 dans la masse du sol ou plancher 1 et, enfin, par rayonnement et chauffage de la lame d'air comprise entre la couche 4 et la face inférieure 1' dudit sol ou plafond 1. Dans le cas du rafraîchissement, la transmission de la chaleur s'effectue bien entendu dans le sens contraire. La couche d'isolation thermique 4 (en laine de roche, laine de verre, polystyrène, polyuréthanne ou analogue) présente un coefficient d'isolation au moins égal à celui de 80 mm de polystyrène expansé (R 2M2 K/W) et peut comporter une composante réflectrice 4' disposée sur la face de ladite couche 4 dirigée vers le circuit de circulation 2 et destinée à diriger le rayonnement thermique émis par les rails 5 vers la face inférieure 1' du sol ou plancher à chauffer 1. Ladite couche 4 peut être solidarisée au plafond 1' par l'intermédiaire d'éléments d'entretoisement 7 disposés entre les rails de fixation 5 dudit circuit de circulation 2, tels que par exemple des portions de liteaux ou de lattes à tuiles, formant une structure porteuse à composantes parallèles espacées d'environ 60 cm au maximum. La structure du serpentin formant le circuit de circulation 2 pourra présenter des intervalles entre segments voisins d'environ 20 cm et les rails 5 de fixation des espacements mutuels d'environ 50 cm au maximum. L'installation du dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement selon l'invention suppose bien entendu une étude préalable de la structure du sol ou plancher 1 pour déterminer la structure et les performances nécessaires pour ledit dispositif de chauffage en vue d'atteindre la température de confort souhaité au niveau dudit sol ou plancher 1 (généralement entre 19 C et 280 C). La puissance de chauffage et/ou de rafraîchissement du dispositif selon l'invention pourra être réglée en jouant sur les paramètres suivants température et débit du liquide caloriporteur, pas des segments 1' du serpentin, largeur et espacement des rails 5 de solidarisation, qualité et aire de la surface de contact rails 5 / sous-face, épaisseur de la couche isolante, présence ou non d'une couche réflectrice ou réfléchissante. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, adapté plus particulièrement au chauffage et représenté notamment sur les figures 6 et 7 des dessins annexés, l'énergie calorique véhiculée par le fluide caloriporteur présent dans le circuit de circulation 2 est fournie par la chaudière 8 d'une installation de chauffage central. Une telle disposition permet d'utiliser une source de chaleur existant déjà dans l'habitation et d'éviter l'installation d'une nouvelle unité de production de chaleur. En cas d'absence de chaudière 8, il sera nécessaire d'installer une source de liquide caloriporteur chauffé, et le cas échéant refroidi, supplémentaire. De plus, l'eau chaude fournie par la chaudière 8 présente généralement une température comprise entre 50 C et 800 C, ce qui permet d'aboutir pour des sols ou planchers 1 habituels à une température de surface comprise dans la plage de confort, ce compte tenu de la résistance thermique de la chaîne de transmission entre le fluide caloriporteur et le surface dudit sol ou plancher 1 et des pertes qui en résultent. Conformément à une premier mode de réalisation de l'invention, représenté à la figure 6 des dessins annexés, le circuit de circulation 2 est alimenté directement en eau chaude par la chaudière 8 du chauffage central, dont le circuit de distribution 8' relié aux radiateurs 9 comprend un module de désembouage 10, la température de l'eau circulant dans ledit circuit de circulation 2 étant régulée par un asservissement composé d'une vanne de commande à trois voies 1 1 associée à un aquastat 11' et monté dans le circuit d'alimentation 12 du tube formant le circuit de circulation 2, branché en dérivation sur le circuit de distribution 8' du chauffage central. Selon un second mode de réalisation de l'invention, représenté à la figure 7 des dessins annexés, le circuit 2 de circulation de fluide caloriporteur est alimenté par le circuit secondaire 13' d'un échangeur de chaleur 13, dont le circuit primaire 13" est branché en dérivation sur le circuit de distribution 8' du chauffage central alimentant les radiateurs 9, la régulation de la température du fluide caloriporteur étant réalisée par un aquastat 14 monté dans le circuit secondaire 13' et commandant une vanne 15 de réglage du débit d'alimentation au niveau du circuit primaire 13" de l'échangeur de chaleur 13. Bien entendu, plusieurs circuits 2 de circulation pourront être installés en parallèle, en étant tous reliés, au niveau de leurs entrées et de leurs sorties, à des collecteurs 18, 18'. En vue d'assurer une régulation de la température du sol ou plancher 1 et des radiateurs 9 en accord avec la température ambiante dans la pièce ou le local 3 concerné, il peut être prévu que la chaudière 8 du chauffage central soit reliée à un thermostat d'ambiance 16 disposé dans la pièce ou le local 3, dont le plancher ou le sol 1 doit être chauffé. Afin d'aboutir à un chauffage sensiblement uniforme du sol ou plancher 1, les segments 2' du serpentin formant le circuit 2 de circulation de fluide caloriporteur alimentés en premier sont situés dans la zone 1" du sol ou plancher 1 présentant les pertes caloriques les plus élevées et s'étendent parallèlement au bord correspondant dudit sol ou plancher 1 délimité par un mur 17, notamment un mur extérieur 17 et/ou de fondation du bâtiment ou de l'immeuble concerné, le segment alimenté en premier étant disposé à une distance d'au moins 30 cm, préférentiellement de 40 cm, dudit mur 17 délimitant le bord de ladite zone à pertes élevées, notamment lorsque ledit mur 17 est un mur extérieur non isolé. La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement d'un sol ou plancher d'une pièce ou d'un local comportant une cave, un vide sanitaire ou un local similaire sous-jacent accessible, caractérisé en ce qu'il consiste, le cas échéant après avoir enlevé toute isolation en sous-face, à fixer directement sur la face inférieure 1' brute dudit sol ou plancher 1, un circuit de circulation de fluide caloriporteur 2 raccordé directement ou indirectement à une chaudière 8, une unité de chauffage analogue ou à un échangeur de chaleur, et ensuite à rapporter une couche isolante et/ou réflectrice 4 constituant une barrière thermique entre ledit circuit de circulation 2 et le local sous-jacent 3'. Selon une caractéristique de l'invention, le circuit 2 de circulation de fluide caloriporteur consiste en un tube en polypropylène traversé par de l'eau chaude, le cas échéant fournie par la chaudière 8 d'une installation de chauffage central, et conformé en serpentin à segments parallèles 2' et en ce que la fixation dudit tube à la face inférieure ou sous-face 1' dudit sol ou plancher 1 à chauffer est réalisée au moyen de rails en tôle préformés 5' espacés entre eux et solidarisés à ladite sous-face 1' par l'intermédiaire d'éléments de fixation métalliques 6 pénétrant dans la masse dudit sol ou plancher 1, tels que des chevilles pour corps creux ou analogues, ledit tube étant conformé à chaud en serpentin et emboîté à chaud dans des conformations 5' en forme de aplatis desdits rails 5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement d'un sol ou d'un plancher, notamment de locaux ou de pièces de bâtiments ou d'immeubles habités, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par un circuit (2) de circulation de fluide caloriporteur monté sur la face inférieure (1') dudit sol ou plancher (1) non isolé thermiquement, constituant le plafond du local ou de la pièce inférieure (3') s'étendant sous la pièce ou le local (3) dont le sol ou plancher(l) doit être chauffé ou rafraîchi et, d'autre part, par une couche (4) thermiquement isolante et/ou réflectrice située sous ledit circuit de circulation (2) et formant barrière entre ce dernier et la pièce ou le local inférieur(e) (3'). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (2) de circulation de fluide caloriporteur est fixé directement sur le plafond brut (1') de la pièce ou du local inférieur(e) (3') et en ce qu'il est composé par un tube en un matériau polymère configuré en serpentin à segments parallèles et maintenu contre ledit plafond (1') au moyen de rails métalliques (5) mutuellement espacés et solidarisés audit plafond (1') par l'intermédiaire d'éléments de fixation métalliques (6) pénétrant dans la masse dudit plafond (1'), tels que des chevilles ou analogues. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube est réalisé en polypropylène et en ce que les rails métalliques (5) consistent en des bandes de tôles préformés, intégrant des conformations (5') sensiblement en forme de reliés entre elles par des portions plates, le tube étant emboîté à chaud dans ces conformations (5') par déformation plastique résiliente. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche isolante et réflectrice (4) comporte une composante réflectrice (4') disposée sur la face de ladite couche (4) dirigée vers le circuit de circulation de fluide caloriporteur (2) et en ce que ladite couche (4) est solidarisée au plafond (1') par l'intermédiaire d'éléments d'entretoisement (7) disposés entre les rails de fixation (5) dudit circuit de circulation (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'énergie calorique véhiculée par le fluide caloriporteur présent dans le circuit de circulation (2) est fournie par la chaudière (8) d'une installation de chauffage central. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de circulation (2) est alimenté directement en eau chaude par la chaudière (8) du chauffage central, dont le circuit de distribution (8') relié aux radiateurs (9) comprend un module de désembouage (10), la température de l'eau circulant dans ledit circuit de circulation (2) étant régulée par un asservissement composé d'une vanne de commande à trois voies (11) associée à un aquastat (11') et monté dans le circuit d'alimentation (12) du tube formant le circuit de circulation (2), branché en dérivation sur le circuit de distribution (8') du chauffage central. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit (2) de circulation de fluide caloriporteur est alimenté par le circuit secondaire (13') d'un échangeur de chaleur (13), dont le circuit primaire (13") est branché en dérivation sur le circuit de distribution (8') du chauffage central alimentant les radiateurs (9), la régulation de la température du fluide caloriporteur étant réalisée par un aquastat (14) monté dans le circuit secondaire (13') et commandant une vanne (15) de réglage du débit d'alimentation au niveau du circuit primaire (13") de l'échangeur de chaleur (13). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la chaudière (8) du chauffage central est reliée à un thermostat d'ambiance (16) disposé dans la pièce ou le local (3), dont le plancher ou le sol (1) doit être chauffé. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les segments (2') du serpentin formant le circuit (2) de circulation de fluide caloriporteur alimentés en premier sont situés dans la zone (1") du sol ou plancher (1) présentant les pertes caloriques les plus élevées et s'étendent parallèlement au bord correspondant dudit sol ou plancher (1) délimité par un mur (17), notamment un mur extérieur (17) et/ou de fondation du bâtiment ou de l'immeuble concerné, le segment alimenté en premier étant disposé à une distance d'au moins 30 cm, préférentiellement de 40 cm, dudit mur (17) délimitant le bord de ladite zone à pertes élevées, notamment lorsque ledit mur (17) est un mur extérieur non isolé. 10. Procédé de réalisation d'un dispositif de chauffage et/ou de rafraîchissement d'un sol ou plancher d'une pièce ou d'un local comportant une cave, un vide sanitaire ou un local similaire sous-jacent accessible, caractérisé en ce qu'il consiste, le cas échéant après avoir enlevé toute isolation en sous-face, à fixer directement sur la face inférieure (1') brute dudit sol ou plancher (1), un circuit de circulation de fluide caloriporteur (2) raccordé directement ou indirectement à une chaudière (8), une unité de chauffage analogue ou un échangeur de chaleur, et ensuite à rapporter une couche isolante et/ou réflectrice (4) constituant une barrière thermique entre ledit circuit de circulation (2) et le local sous-jacent (3'). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit (2) de circulation de fluide caloriporteur consiste en un tube en polypropylène traversé par de l'eau chaude, le cas échéant fournie par la chaudière (8) d'une installation de chauffage central, et conformé en serpentin à segments parallèles (2') et en ce que la fixation dudit tube à la face inférieure ou sous-face (1') dudit sol ou plancher (1) à chauffer est réalisée au moyen de rails en tôle préformés (5') espacés entre eux et solidarisés à ladite sous-face (1') par l'intermédiaire d'éléments de fixation métalliques (6) pénétrant dans la masse dudit sol ou plancher (1), tels que des chevilles pour corps creux ou analogues, ledit tube étant conformé à chaud en serpentin et emboîté à chaud dans des conformations (5') en forme de aplatis desdits rails (5).