Brevet FR2824358A1 — publié le 20021108

latérale avant. 1 2824358 La présente invention concerne un procédé de contrôle automatisé du niveau d'éclairage naturel eVou d'énergie calorifique par gains solaires eVou de la qualité de l'air par l'action sur une des ouvertures extérieures au moins de la pièce eVou par son occultation. La présente invention concerne également la mise en _uvre du procédé selon l'invention et les menuiseries équipant la ou les dites ouvertures. Il est connu des procédés et des installations capables de gérer les fonctions ci-dessus pour un bâtiment complet, la gestion s'effectuant à partir d'un poste central de gestion qui reçoit les données transmises par chaque pièce, les analyse et les gère. Ces installations sont particulièrement lourdes et coûteuses à mettre en _uvre en raison des réseaux de câblage à réaliser entre chaque pièce et le poste central de gestion, surtout dans les bâtiments existants et à fortiori s'ils sont occupés. Dans ces installations centralisoes, le contrôle d'une part de l'éclairement eVou des gains solaires est essentiellement géré par des systèmes de rideaux, stores, voiles ou pare-soleils dont la fonction occultation/désoccultation est commandée par l'unité centrale et d'autre part la fonction contrôle de la qualité de l'air eVou ventilation est assuré par un système de ventilation mécanique et/ou de conditionnement d'air centralisé. Cela suppose tout un réseau de câblage d'alimentation et de commande et de gaines de ventilation complexe et coûteux et qu'il n'est pas toujours facile d'adapter à des bâtiments existants. En outre, le système connu piloté par ordinateur, suppose une programmation longue et difficile et un interfaçage fastidieux lorsque plusieurs systèmes différents doivent être reliés entre eux. Généralement ces installations manquent de souplesse d'utilisation. La présente invention se distingue de l'art antérieur en ce qu'elle propose un procédé et des moyens de mise en _uvre propres à chacune des pièces à traiter indépendamment des autres ou pour certaines fonctions par sous ensembles et en fonction des paramètres spécifiques à chaque pièce. 2 2824358 L'avantage du procédé selon l'invention et de sa mise en _uvre est donc sa simplicité et son coût plus réduit par rapport à celui de l'art antérieur par utilisation de menuiserie extérieure dont au moins une est utilisée pour au moins une des ouvertures extérieures de la pièce à traiter et qui intègre les différentes fonctions. Un autre avantage du procédé selon l'invention et de sa mise en _uvre est donc sa simplicité et sa souplesse d'utilisation. A cet effet, le procédé selon l'invention de contrôle automatisé du niveau d'éclairement eVou des gains solaires par les ouvertures extérieures de la pièce et de contrôle de la qualité de l'air eVou rafrachissement/réchauffement par apport d'air extérieur par au moins une ouverture extérieure dotée d'une menuiserie comprenant ou des panneaux avec vitrage transiucide eVou transparent, un au moins des dits panneaux étant mobiles en ouverture/fermeture par rapport au dormant au moyen d'une transmission et d'un organe moteur, la dite menuiserie étant dotée d'un store d'occultation mobile et désoccultation au moyen d'un organe moteur, les dits organes moteurs, étant asservis, se caractérise en ce que: I'asservissement est propre à chaque menuiserie eVou à chaque pièce, I'asservissement est conditionné par la constatation par moyen de détection de certains paramètres propres à la pièce concernée, le premier des d its paramètres éta nt la p résence hu maine ou non à l' intérieu r de la pièce. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le procédé se distingue en ce que lorsque la présence humaine est détectée, une fonction renouvellement d'air par apport d'air extérieur de façon dosée est assurée par la fonction ouverture/fermeture du ou des panneaux de l'ouverture, eVou une fonction éclairement naturel est assurée par occultation/désoccultation au moyen du store en fonction de la luminosité interne à la pièce eVou extérieure à la pièce. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le procédé se distingue en ce que lorsque aucune présence humaine n'est détectée dans la pièce, une fonction économie d'énergie est assurée par, à la fois, ouverture/fermeture des panneaux et occultation/désoccultation au moyen du 3 2824358 store7 ce qui assure la gestion des apports solaires extérieurs en fonction des conditions de saisonnalité et/ou des conditions diurnes ou nocturnes. Suivant une autre caractéristique, I'invention et sa mise en _uvre se distinguent en ce que l'une au moins des ouvertures de la pièce est dotée d'une menuiserie comprenant un ou des panneaux translocides eVou transparents dont au moins un est mobile en ouverture/fermeture par rapport au dormant au moyen d'une transmission et d'un organe moteur asservi, la dite menuiserie étant dotée ou non d'un store d'occultation, désoccultation mobile au moyen d'un organe moteur, les dits organes moteurs étant asservis à des moyens de détection de paramètres internes eVou externes à la pièce, chaque ouverture étant munie de ses organes de détection propres. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparatront à la lecture de la description ci-après d'une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un bloc baie et d'une menuiserie mis en _uvre dans un panneau de mur extérieur d'un local, - la figure 2 est une vue en perspective du bloc de menuiserie selon la figure 1 ou placé sur un panneau de mur vu de l'intérieur, - la figure 3 est une vue en perspective de l'installation vue de I'extérieur, - la figure 4 est un schéma du botier de contrôle. L'invention concerne un procédé de contrôle automatisé du niveau d'éclairement eVou d'apport d'énergie calorifique dans une pièce d'un bâtiment par au moins une des ouvertures de la dite pièce. L' invention concerne également u n procédé de contrôle de la qualité de l'air par apport d'air extérieur, cet apport régulé s'effectuant par la dite ouverture conjointement ou non avec le contrôle du niveau d'apport d'énergie calorifique ou d'éclairement. Ce procédé permet de réquler l'éclairement naturel de la pièce. 11 permet d'assurer la protection contre le rayonnement solaire direct et de contrôler les gains solaires à travers un vitrage ainsi que la ventilation et il agit conjointement ou non avec les précédentes fonctions sur le 4 2824358 réchauffement, ou le rafrachissement de la pièce, ainsi que sur la qualité de l'air interne par apport d'air extérieur, de façon dosée. Plus généralement, le procédé selon l'invention participe par la gestion des gains solaires, le dosage de la qualité de l'air et le dosage de l'apport d'air extérieur à la réalisation d'économie d'énergie et au confort de l'éclairement. Les gains solaires représentent les apports d'énergie dus aux rayonnements solaires à travers le vitrage, quels que soit: - la saison, - le mode de transmission (direct, indirect), - le mode de restitution dans la pièce (instantané, avec décalage dans le temps). Ces gains solaires participent au réchauffement de la pièce en hiver et en été. Ils sont bénéfiques en hiver mais présentent un inconvénient en été car ils provoquent des surchauffes. La qualité d'air recherchée doit permettre de limiter les niveaux des composants suivants: - odeurs, - gaz carbonique, humidité, - fumée de cigarette. Le niveau de confort d'éclairement se définit par: - I'absence de tâches solaires sur une zone sensible (plan de travail, écran, etc...): effet du rayonnement direct, - un niveau d'éclairement moyen de la pièce: effet du rayonnement direct et diffus, - la limitation de l'éblouissement par contraste entre la baie vitrée et le mur intérieur: effet du rayonnement direct et diffus, - la conservation de la vue par la baie. Tous ces paramètres sont réglés d'usine et ajustables par I'occupant au moyen d'une consigne caractérisée par une ou plusieurs sondes intérieures. La valeur conseillée est fonction de l'application: 500 lux (bureau) à 100 (secteur domestique). 2824358 L'économie d'énergie s'effectue par le store ou par l'ouvrant. Par le store: - en été (saison chaude) le but est de limiter les gains solaires (direct ou diffus). Donc le store doit permettre l'occultation autant que possible. - en hiver (saison froide) le but est de favoriser les apports solaires (direct ou diffus). Donc le store doit laisser passer les rayonnements solaires autant que possible. - en été ou en hiver, si le store présente un pouvoir d'isolation en position occultée, sa position pendant la nuit sera fonction de la différence de température intérieure/extérieur pour favoriser les échanges radiatifs en fonction de la saison. - Par l'ouvrant: - en été (saison chaude), le but est de rafraichir la pièce par renouvellement d'air extérieur lorsqu'il est plus froid qu'à l'intérieur, - en hiver (saison froide), le but est de réchauffer la pièce par renouvellement d'air extérieur lorsqu'il est plus chaud qu'à l'intérieur. Le dosage de l'air extérieur est obtenu par l'ouverture plus ou moins importante de la menuiserie en fonction de l'écart de température intérieur/extérieure et/ou de la vitesse du vent. Cet aspect est innovant car il suppose que l'on ventile la pièce avec modération pour des besoins de qualité d'air (en occupation). Cela présente les avantages suivants: - éviter les courants d'air excessifs, éviter les gaspillages d'énergie tant en hiver (chauffage) qu'en été (climatisation). Le taux de ventilation sera paramétré selon le type d'application, les normes en vigueur eVou la dimension de la pièce pour atteindre un taux de renouvellement d'air donné (0.8 vol/h en habitat et plus en tertiaire). Les fonctions du procédé ci-dessus sont assurées par la détection de certains paramètres dont certains sont propres et spécifiques à la pièce concernée, et dont d'autres sont propres aux conditions extérieures. Ces paramètres interférent sur le fonctionnement des éléments de l'installation. 6 2824358 Suivant l'invention, la mise en _uvre du procédé est propre à chaque pièce eVou à chaque ouverture extérieure et peut être dupliquce autant de fois que nécessaire à chacune des pièces d'un immeuble avec des variations en fonction des paramètres déterminés détectés qui peuvent être réqulés ou programmés dans chacune des pièces, indépendamment des autres. Le procédé selon l' invention est éga lement lié à la détection des paramètres externes à la pièce concernée qui peuvent avoir la priorité sur les paramètres internes, les paramètres externes détectés pouvant être liés à des situations climatiques et météorologiques de crise telles que: vent violent, froid intense, pluie. Dans le procédé selon l'invention, au moins un des paramètres internes a priorité: celui de la présence humaine à l'intérieur de la pièce. Lorsque la présence humaine est détectée à l'intérieur de la pièce concernée, une fonction renouvellement d'air par apport d'air extérieur est assurée ainsi qu'une fonction éclairement naturel. Dans le cas o aucune présence humaine n'est détectée dans la pièce, une fonction économie d'énergie est assurée par la gestion des apports solaires extérieurs et des apports d'air extérieur en fonction des conditions de saisonnalité eVou des conditions diurnes ou nocturnes. Les deux fonctions ci-dessus ne sont pas antinomiques, elles peuvent être indépendantes l'une de l'autre ou combinées et modulées en fonction des paramètres supportables par l'individu dans la pièce compte tenu des conditions de saisonnalité et diurnes ou nocturnes. L'utilisateur présent dans la pièce pouvant déterminer les dits paramètres, soit par une programmation propre à la pièce, soit par une action manuelle sur la ou les ouverture (s) concernée (s) de la pièce. La mise en _uvre d u procédé selon l' invention s'effectue par la voie d'au moins une des ouvertures de la pièce vers l'extérieur comme représentée aux dessins annexés. Cette ouverture est dotée d'une menuiserie formant un bloc baie 1 vitré ou un bloc fenêtre 1 et comprenant des panneaux 2-3, avec vitrage transiucide et/ou transparent, un au moins des dits panneaux étant mobiles en ouverture/fermeture complètes ou partielles par rapport à l'autre, s'il y en a deux 7 2824358 ou aux autres au moyen d'une transmission 4 et d'un organe moteur qui sont de tout type connu. Le bloc baie ou fenêtre, génériquement désigné sous le nom de menuiserie est doté d'un store 5 mobile, de tout type connu, assurant la fonction occultation/désoccultation qui intervient sur l'éclairement de la pièce en relation avec les différents paramètres énoncés. Le store est mobile par également une transmission et un organe moteur. Les organes moteurs d'ouverture/fermeture totale ou partielle du panneau et du store sont commandés à partir de la détection des paramètres déterminés qui s'effectue par au moins un contrôleur interne 6 électronique doté des sondes adaptées, couplé avec des sondes extérieures 7 des conditions climatiques (de crise, notamment pluie violente, vent violent, températures extrêmes, qui peut avoir la priorité à partir des seuils de paramètres déterminés sur la détection interne). Dans les exemples de réalisation représentés aux dessins annexés, le bloc de menuiserie comprend des panneaux 2, 3 montés dans un encadrement scellé à la maçonnerie dont au moins, en l'espèce, celui référencé 3, est mobile dans l'encadrement sous l'action de la transmission motorisée 4. Les panneaux 2, 3 sont mobiles et coulissent dans le plan de la menuiserie. On peut cependa nt concevoir q ue l' invention ne se lim ite pas à cette forme de réalisation, et que les panneaux peuvent être coulissants verticalement l'un par rapport à l'autre, au moins un étant mobile ou que les panneaux peuvent être rotatifs autour d'un axe d'articulation vertical eVou horizontal ou comprendre un seul ouvrant (axe vertical ou horizontal), la transmission motorisée 4 étant adaptée mécaniquement en fonction du type d'ouverture. La motorisation eVou le déblocage de ia fermeture de l'ouvrant peut être réalisé par recours à des matériaux à mémoire de forme qui se déploient par action thermique sur ordre du contrôleur et qui ont une fonction de poussoir. Chaque bloc fenêtre est doté d'un store d'occultation/désoccultation motorisé. 8 2824358 Le terme store est utilisé de manière générique pour désigner tout système d'occultation/désoccultation de l'ouverture concernée, tel que rideau ou volet ou autre. Dans l'exemple de réalisation, le store est un rideau mobile en plan parallèle à la menuiserie par enroulement, déroulement. Tout type de store adaptable à l'objectif de l'invention peut être utilisé, qu'il soit du type à projection, vénitien, etc. Le botier 6 de contrôle des paramètres et des organes moteurs, peut faire partie intégrante de la menuiserie concernée, de même que les sondes 7 externes, I'ensemble étant réalisé en usine et préprogrammé avec possibilité de réglage par l'utilisateur directement sur le botier ou par télécommande radio ou infrarouge ou tout autre système adapté Le contrôleur comprend essentieilement: - sondes d'éclairement intérieure(s) eVou extérieure(s) 9, - sondes de température intérieure(s) et extérieure(s) 10, - girouette, anémomètre extérieurs 11, - sonde de pluie extérieure 12, - détecteur de présence intérieure 13, sonde de concentration en gaz carbonique intérieure 14, - sonde de taux d'humidité intérieure 15, - horloge avec horodatage. Il agit tant sur le moteur du store que de la menuiserie avec fins de course et sécurité anti pincement et sur le moteur. Il va de soi que sans sortir du cadre de l'invention, le système électronique comporte des moyens d'action manuelle accessibles par l'utilisateur pour agir sur les moteurs d'ouverture/fermeture et d'occultation/désoccultation. L'al imentation en énerg ie peut s'effectuer à pa rtir de l' installation électrique domestique ou par des photopiles 8 de tout type connu qui sont de préférence intogrces au bloc de menuiserie du côté externe, les photopiles pouvant fonctionner indépendamment ou non du réscau. Un système émetteur peut être adapté pour l'échange d'information sur les paramètres détectés dans une ou plusieurs pièces équipées selon l'invention, et pour la commande de plusieurs ouvertures en même temps. 9 2824358 De même, la détection de l'éclairement interne de la pièce peut agir sur l'éclairage artificiel interne à la pièce A partir d'une ou de plusieurs pièces avec ouvertures équipées selon l'invention, une connexion est possible avec une unité centralisée du type de I'art antérieur pour lui transmettre des informations que l'unité pourra intégrer dans son système de gestion. Exemples de fonctionnement: 1/ Hiver - la nuit, le store est baissé, la fenêtre fermoe, - le matin, si occupant dans la pièce, le store s'enroule et la fenêtre s'entre-ouvre, - si le soleil est présent, et l'éclairement supérieur à la consigne (500 lux), le store va s'ajuster pour retrouver cette consigne, - à midi, la pièce se vide, la fenêtre se ferme, le store s'ouvre à 1 5 plein, - à 14 heure, occupation, le store règle à nouveau la consigne d'éclairement, la fenêtre s'entre-ouvre, - si l'occupant est gêné par une tâche solaire, il peut réajuster la consigne à la baisse pour obtenir l'abaissement du store jusqu'à éliminer la tâche solaire, - le soir, la pièce se vide, le store revient en position de nuit et la fenêtre se referme. 2/ Eté - la nuit, le store est relevé et la fenêtre grande ouverte, - le matin, si occupant dans la pièce, le store s'ajuste pour respecter la consigne d'éclairement et la fenêtre se referme mais pas totalement, - à midi, la pièce se vide, le store s'abaisse complètement et la fenêtre se referme totalement en supposant que la température extérieure est supérieure à l'intérieure, - à 14 heure, I'occupant revient, le store s'ajuste, la fenêtre s'entre-ouvre, - si l'occupant est gêné, I'occupant peut ajuster la consigne d'éclairement pour éliminer la tâche solaire, 1 0 2824358 - le soir, la pièce se vide, le store revient en position nuit et la fenêtre s'ouvrira à fond si l'écart de température est favorable au rafrachissement. 3/ En inter-saison - I'occupant choisira si c'est le mode été ou hiver qui est le plus adapté, - dans l'exemple, cela modifiera essentiellement l'ouverture de la fenêtre entre 12h et 14h, - si mode hiver: ouverture de la fenêtre pour réchauffement (température extérieure supérieure à température intérieure), - si mode été: ouverture de la fenêtre pour rafrachissement (température extérieure inférieure à température intérieure). 4/ Position de survie - fermeture de la fenêtre: en cas de vent violent, de pluie, sécurité anti-intrusion, - ouverture de la fenêtre pour assurer la sécurité incendie (désenfumage), - enroulement du store: en cas de vent violent. L'installation peut être complétée à volonté par des options en ellesmêmes connues telles que le raccordement à une centrale de conditionnement d'air, I'alimentation par photopiles, la réception d'ordres manuel ou par télécommande, etc... L'installation peut être raccordée à une gestion technique centralisée du ou des bâtiment(s) concerné(s). Les systèmes de matériaux à mémoire de forme peuvent remplacer totalement ou partiellement les organes moteurs électriques. 1 1 2824358 REVENDICATIONS 1/ Procédé de contrôle automatisé de l'éclairement naturel et/ou des gains solaires par au moins une des ouvertures, d'une pièce eVou de contrôle de la qualité de l'air et/ou du rafrachissement ou réchauffement par apport d'air extérieur par au moins la dite ouverture, celle ci étant dotée d'une menuiserie (1) comprenant un ou des panneaux (2, 3) avec vitrage transiucide eVou transparent, ou opaque, un au moins des dits panneaux étant mobile en ouverture/fermeture par rapport au dormant, ou aux autres panneaux, au moyen d'une transmission et d'un organe moteur (4) , la dite menuiserie étant dotée d'un système d'occultation et désoccultation (5) (de tous types connus) mobile au moyen d'un organe moteur, les dits organes moteurs, étant asservis, caractérisés en ce que: I'asservissement est propre à chaque menuiserie eVou à chaque pièce, I'asservissement est conditionné par la constatation par moyen de détection (6, 7) de certains paramètres propres à la pièce concernée, le premier des dits paramètres étant la présence humaine ou non à l'intérieur de la pièce, - les organes moteur eVou contrôleur intègrent les éléments de sécurité indispensables pour les personnes et le matériel. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la présence humaine est détectée, une fonction renouvellement d'air par apport d'air extérieur dosé est assurée par la fonction ouverture/fermeture du ou des panneaux (2, 3) de l'ouverture, et une fonction éclairement naturel est assurée par occultation/désoccultation au moyen du rideau, store ou volet (5) en fonction de l'éclairement interne de la pièce eVou extérieure de la pièce. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque aucune présence humaine n'est détectée dans la pièce, une fonction économie d'énergie est assurée par, soit l'ouverture fermeture des panneaux (2, 3) qui 1 2 2824358 autorisent un rafrachissement ou réchauffement par introduction d'air extérieur, soit l'occultation/désoccultation au moyen du rideau, store ou volet (5) ce qui assure la gestion des apports solaires extérieurs en fonction des conditions de saisonnalité eVou des conditions diurnes ou nocturnes, soit les deux à la fois. 4/ Procédé selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les paramètres d'incidents climatiques (pluie, vent, neige, etc...) ont priorité sur tous les autres paramètres pour assurer la mise en sécurité des équipements pour une ou plusieurs ouvertures. / Procédé selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce qu'une fonction, contrôle de la qualité de l'air est assurée par ouverture/fermeture lorsqu'une présence humaine est détectée dans la pièce. 6/ Procédé selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que la détection de la présence humaine dans la pièce n'exclut pas la fonction économie d'énergie mais la module en fonction des paramètres supportables par ie ou les occupants de la pièce concernée (courant d'air, éblouissement, etc...). 7/ Installation de contrôle automatisée de l'éclairement naturel eVou des gains solaires par au moins une des ouvertures d'une pièce eVou de contrôle de la qualité de l'air eVou du rafrachissement ou réchauffement par apport d'air extérieur par au moins ladite ouverture, celle-ci étant dotée d'une menuiserie (1) comprenant un ou des panneaux (2, 3) avec vitrage transiucide eVou transparent ou opaque, un au moins des panneaux étant mobile en ouverture/fermeture par rapport au dormant ou aux autres panneaux au moyen d'une transmission et d'un organe moteur (4), ladite menuiserie étant dotée d'un système d'occultation et désoccultation (5) mobile au moyen d'un organe moteur caractérisé en ce que les dits organes moteurs sont asservis à des moyens de détection de paramètres internes (6) eVou externes (7) à la pièce, chaque 13 2824358 ouverture étant munie de ses organes de détection propres ou ceux-ci étant groupés pour plusieurs ouvertures. 8/ Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'elle est raccordée à une gestion technique centralisée du ou des bâtiment(s) concerné(s). 9/ Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que des systèmes utilisant des matériaux à mémoire de forme se substituent totalement ou