Brevet FR2859744A1 — publié le 20050318

Panneau préfabriqué pour la réalisation de parois porteuses chauffantes et/ou rafraîchissantes de bâtiments, et les parois porteuses obtenues au moyen de tels panneaux. La présente invention concerne un panneau préfabriqué pour la réalisation de parois porteuses chauffantes et/ou rafraîchissantes de bâtiments; elle s'applique également aux parois porteuses telles que planchers, murs ou plafonds, exécutés à l'aide de tels panneaux. Le chauffage ou le rafraîchissement des locaux par le sol ou par les murs, sont des procédés connus de l'homme de l'art depuis plusieurs années. La mise en place d'un chauffage par le sol est généralement l'apanage d'une entreprise spécialisée: le chauffagiste. La prestation actuelle d'une telle entreprise qualifiée consiste notamment à installer un réseau de tubes (tuyaux d'eau ou gaines de câble électrique) sur un isolant incompressible ou sur un support adapté spécifique à un fabricant, et à relier ce réseau de tubes à un générateur d'énergie. Cet isolant ou ce support adapté sont le plus souvent aussi posé par le chauffagiste compte tenu du fait qu'ils peuvent être étroitement associés au type de tubes ou de gaines du système chauffant. Lesdits isolant ou support adapté sont eux-mêmes posés sur un support porteur réalisé auparavant par l'entreprise de construction ou de maçonnerie. Une chape de mortier ou de béton est ensuite rapportée par un maçon ou un chapiste sur le réseau de tubes installé, laquelle est enfin généralement recouverte par un revêtement de finition constitué par un revêtement de sol classique (plancher, carrelage, etc.). La nature des tubes utilisés pour constituer le réseau de tubes dépend de 25 l'énergie choisie: électricité ou eau (chaude et/ou froide) ; leur diamètre peuvent par exemple, varier entre 3 mm à 20 mm, selon l'énergie. Dans tous les cas, les tubes sont posés sur le chantier de la construction, après réalisation du support porteur, lequel est indépendant du système de chauffage et/ou de refroidissement. Cette situation présente plusieurs inconvénients tels que, par exemple: un domaine réglementé très contraignant, quelle que soit la solution adoptée; une durée d'exécution, sur site, nécessairement longue; un délai est ensuite nécessaire avant de procéder à une vérification du bon fonctionnement du système et de la stabilité du plancher à la dilatation, avant la pose du revêtement de finition; la nécessité de faire appel à des exécutants très qualifiés de corps de métiers différents (chauffagistes, chapistes) ; - l'obligation d'une gestion de chantier rigoureuse en ce qui concerne les exécutants et les divers matériaux et matériels nécessaires; la difficulté de vérifier la parfaite exécution du plancher chauffant et de garantir la pérennité du bon fonctionnement du système; un coût relativement élevé. La présente invention concerne un panneau préfabriqué permettant une réalisation de parois chauffantes et/ou rafraîchissantes de bâtiments, exempte des inconvénients susmentionnés des méthodes traditionnelles, ces parois étant constituées d'une pluralité de panneaux préfabriqués raccordés entre eux. Selon l'invention, le panneau préfabriqué comprend une structure porteuse incluant un isolant et ce panneau est notamment remarquable en ce que ladite structure porteuse intègre également un tube par exemple conformé sous forme de serpentin et permettant le transport et la distribution d'une énergie thermique, ce tube étant placé en regard de la face interne de l'isolant en considérant la position normale du panneau dans la constitution et la fonction d'une paroi déterminée de bâtiment, et ses extrémités étant accessibles dans au moins un évidement réservé dans la structure porteuse du panneau, afin de permettre leur raccordement au circuit de transport et de distribution d'énergie thermique d'un ou plusieurs panneaux adjacents semblables ou à une source d'énergie. L'invention concerne également les parois chauffantes et/ou rafraîchissantes constituées par un ensemble de panneaux préfabriqués tels que définis précédemment et dont l'assemblage constitue à la fois une paroi monolithique porteuse et un réseau fermé de chauffage et/ou de rafraîchissement. L'invention procure notamment les avantages ci-après: les panneaux sont préfabriqués et testés en usine, dans les meilleures conditions possibles; l'intégration du système de chauffage aux panneaux préfabriqués permet notamment de diminuer considérablement l'épaisseur totale des planchers réalisés, comparativement aux montages des planchers ou murs (plancher ou mur + complexe de chauffage ou de rafraîchissement) actuellement proposé ; le montage des parois sur le site peut être opéré rapidement et, après jointoyage des panneaux et raccordement de ces derniers entre eux et à la source d'énergie, il n'est pas nécessaire de respecter des délais pour la pose du revêtement de finition; on obtient, de la sorte, une diminution significative du temps d'installation des planchers, sur site; la possibilité d'avoir recours à des monteurs moyennement qualifiés; - une gestion du chantier très simplifiée, tant en ce qui concerne les fournitures, qu'en ce qui concerne la vérification des travaux effectués. un prix de revient plus réduit résultant d'une industrialisation plus poussée des méthodes traditionnelles de montage de planchers chauffants et/ou rafraîchissants. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un panneau modulaire préfabriqué réalisé selon un mode d'exécution particulièrement intéressant de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un panneau préfabriqué 5 sensiblement semblable au panneau illustré à la figure 1 mais présentant une largeur double de celle de ce dernier. La figure 3 est une vue de dessus de ce panneau. La figure 4 est une vue en plan d'un premier exemple de réalisation d'une paroi porteuse obtenue par l'assemblage et le raccordement de panneaux 10 préfabriqués de l'invention. La figure 5 est une vue partielle, en coupe, de l'une des extrémités d'un panneau dans laquelle se trouve ménagé l'évidement contenant les extrémités de raccordement du serpentin de chauffage et/ou de rafraîchissement noyé dans la structure porteuse dudit panneau. La figure 6 représente le schéma de principe d'un exemple de configuration d'un réseau de chauffage et/ou de refroidissement selon l'invention. Les figures 7A, 7B, 7C et 7D sont des vues de détail, à caractère schématique et en plan, illustrant des exemples de raccordement des tubes caloporteurs de panneaux préfabriqués. La figure 8 est une vue en plan et à caractère schématique illustrant un autre exemple de répartition des tubes caloporteurs dans un plancher chauffant et/ou rafraîchissant. La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne 9-9 de la figure 8. La figure 10 est une vue partielle, en perspective, considérée au niveau d'un appui, mettant en évidence la partie structurelle du système reliée à un exemple d'appui porteur et le raccordement des circuits de chauffage et/ou de refroidissement de deux panneaux adjacents. On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples de réalisation intéressants, mais nullement limitatifs, d'exécution du panneau préfabriqué et des parois porteuses climatisantes selon l'invention. On décrit ci-après une application de l'invention à un système de chauffage et/ou rafraîchissement par le sol. On utilise donc, dans la suite du présent exposé, des termes tels que "supérieure", "inférieure", "haute", "basse", "interne", compte tenu de la position normalement occupée par les panneaux préfabriqués dans la constitution d'un plancher chauffant. Ces termes n'ont donc aucun caractère limitatif si l'on considère que les panneaux préfabriqués selon l'invention peuvent également être utilisés pour la réalisation de parois verticales (murs) ou de plafonds. De manière très avantageuse, l'invention peut être appliquée à la réalisation d'éléments de planchers porteurs du genre décrit dans le document FR-A-2.792.963. De tels éléments comprennent une structure porteuse comportant au moins un profilé métallique en forme de U 1, un isolant thermique 2 contenu dans l'espace délimité par les ailes latérales la de ce profilé et une dalle de compression 3 en béton armé disposée au-dessus dudit espace et rigidement solidaire dudit profilé. Le profilé métallique 1 constituant la partie inférieure du panneau peut être réalisé en acier galvanisé et présenter différentes largeurs, selon les souhaits des constructeurs. Il comporte, de préférence, un fond 1 b nervuré ou plage comprise entre ses ailes latérales la. L'isolant thermique 2 peut être constitué par tout matériau convenable, tel que laine minérale; il doit être suffisamment incompressible ou peu compressible, pour supporter le poids de la dalle de compression 3 formant la partie supérieure du panneau, tout en donnant à la sous-face de celle-ci, lors de son coulage, la forme souhaitée. L'isolant thermique 2 peut également être constitué par un isolant réfléchissant multicouche, connu en soi. Le profilé métallique 1, de par sa géométrie, permet de maintenir, en partie 30 haute, la dalle de compression 3 en béton armé, et d'offrir, en partie basse, une section d'acier qui, lorsque la paroi est en charge, assure la résistance aux efforts de traction (dans le cas d'application d'un effort appliqué sur la face béton et perpendiculaire au sens porteur du panneau). II assure la liaison efficace entre les deux autres composants du panneau. La liaison latérale entre deux panneaux ou éléments préfabriqués est assurée par un recouvrement et par un emboîtement réciproque des ailes latérales la du profilé métallique 1 dont la géométrie est étudiée pour obtenir ce résultat. On souligne cependant que l'invention est applicable à d'autres types d'éléments préfabriqués de plancher ou autre paroi de bâtiment. Selon l'invention, la structure porteuse des panneaux préfabriqués, de préférence réalisée de la façon précédemment décrite, renferme un tube 4, par exemple réalisé sous forme de serpentin, et conformé de façon à permettre le transport et la distribution d'une énergie thermique. De manière avantageuse, les faces en regard de l'isolant thermique 2 et de la dalle de compression 3, respectivement, peuvent être planes, de sorte que ladite dalle puisse avoir une épaisseur réduite sur la majeure partie de sa surface et que la face supérieure 2a de l'isolant thermique puisse être très proche du réseau de tubes caloporteurs, afin de diriger l'énergie thermique véhiculée par ledit réseau, vers la surface de la dalle de béton pour qu'elle y soit diffusée. L'épaisseur de la dalle de béton 3 est déterminée de sorte à être parfaitement adaptée à une utilisation dans des conditions optimales du système de chauffage et/ou de rafraîchissement intégré. Cette épaisseur est par exemple comprise entre 50 mm et 100 mm, de sorte à respecter les règlements en vigueur pour la réalisation des sols chauffants. Suivant l'exemple illustré, le tube 4 est constitué par un tuyau d'un type apte à assurer une circulation d'un fluide calorifique ou refroidisseur porté à une température adéquate, par exemple une circulation d'eau chaude ou d'eau froide. Cependant, le tube 4 peut également être constitué par la gaine d'un câble chauffant électrique, lorsque l'installation utilise l'énergie électrique. - 7- Les tubes 4, lorsqu'ils sont destinés à assurer la circulation d'un fluide caloporteur, peuvent être réalisés en métal ou dans un matériau de synthèse, caractérisé par un bon coefficient de conductivité thermique. Ils présentent, par exemple, un diamètre intérieur de l'ordre de 12 mm à 20 mm. Les tubes 4 ont, de préférence, une configuration en serpentin et leurs extrémités 4a sont, de préférence, agencées, de manière connue en soi, pour permettre leur raccordement à d'autres éléments du circuit de distribution de l'agent de chauffage et/ou de rafraîchissement de l'installation, au moyen de raccords appropriés. Les tubes 4, lorsqu'ils sont appelés à permettre la diffusion de l'énergie calorifique résultant de la transformation, par effet Joule, de l'énergie électrique, sont constitués par des câbles chauffants électriques connus en soi et qui peuvent comporter une âme conductrice gainée et parfois blindée, avec une enveloppe en isolant plastique ou minéral. Dans ce cas, les extrémités du câble chauffant noyé dans l'ossature porteuse du panneau, peuvent être équipées de connecteurs mâle et/ou femelle, pour permettre leur raccordement à d'autres éléments du circuit de chauffage. Lors de la fabrication des panneaux selon l'invention, un treillis soudé 5 est posé sur le sommet des ailes latérales la du profilé métallique 1, ce treillis 20 métallique assurant deux fonctions: Armer la dalle de compression 3 de faible épaisseur; Servir de support au tube ou serpentin 4. Lorsque le treillis soudé 5 a été posé et fixé mécaniquement, par soudure ou tout autre moyen reconnu efficace, sur les ailes latérales la du profilé métallique 1, le tube ou serpentin 4 peut être posé et accroché sur ledit treillis, à l'aide de tout moyen convenable, et de sorte que ses extrémités soient positionnées à proximité d'au moins l'un des bords du panneau réalisé. Chaque tube ou serpentin 4 peut couvrir la totalité de la surface du panneau, ou une partie seulement de celle-ci, de façon qu'après assemblage et 30 raccordement des panneaux, la paroi réalisée comporte une zone (ou plusieurs zones) non couverte par le système de l'invention, c'est-à-dire une zone (ou plusieurs zones) destinée à être non chauffée et/ou non rafraîchie (comme le montrent les figures 6 et 8). La dalle de compression 3 est ensuite coulée, de sorte que le circuit de chauffage 4 de chaque panneau se trouve intégré à ladite dalle de compression. Selon une disposition caractéristique de l'invention, au moins un évidement 6 dans lequel est accessible au moins l'une des extrémités de raccordement 4a du tube 4, est prévu dans la structure porteuse du panneau, à la périphérie de cette dernière. Selon l'exemple illustré, cet évidement 6 est réservé dans la dalle de compression 3 et, plus précisément, dans l'une des extrémités transversales de cette dernière. Suivant les types d'éléments préfabriqués de plancher et la destination de ces éléments, le ou les évidements pourraient être réservés dans la partie inférieure de ces derniers. L'évidement 6 ou chaque évidement 6 peut être obtenu en disposant un boîtier ou une réservation 7 sur le treillis soudé 5, à l'emplacement où se trouve(nt) l'extrémité ou les extrémités de raccordement 4a du tube 4, avant de procéder au coulage de la dalle de compression 3. Ce boîtier ou cette réservation 7 encastré dans la dalle de compression présente les caractéristiques suivantes: - une hauteur correspondant à celle de la partie en béton de la dalle de compression 3 située au-dessus du treillis soudé ; - une étanchéité au béton fluide pendant la phase de préfabrication; des dimensions permettant de recevoir au moins l'une des extrémités de raccordement 4a du tube 4 et un dispositif de raccordement 8 classique approprié à la nature des tubes à raccorder (tuyaux de circulation d'eau chaude ou froide, ou autre fluide caloporteur, ou câbles chauffants électriques) ; - une partie mobile permettant l'accessibilité à l'extrémité ou aux extrémités 4a du tube 4, sur site; pour permettre le raccordement des tubes des différents panneaux de la paroi, entre eux, et/ou le raccordement de certains panneaux à la ou aux tuyauterie(s) d'alimentation et à la ou aux tuyauterie(s) de retour. Suivant les besoins de répartition de l'énergie, ou suivant le choix de séparation des zones à traiter, les boîtiers ou réservations permettent un raccordement ou connexion entre deux éléments de parois adjacents, ou directement au générateur d'énergie. II appartient au bureau d'études thermique de déterminer le nombre d'éléments qui doivent être reliés entre eux et ceux qui doivent l'être directement au générateur. Les évidements 6 dans lesquels sont en attente les extrémités de raccordement 4a des tubulures chauffantes et/ou rafraîchissantes, ou des câbles chauffants électriques 4, peuvent être prévus à différents emplacements de la périphérie des panneaux, comme le montrent, par exemple, les figures 6 et 8. Comme illustré par les figures 3 et 4, il peut être toutefois avantageux de prévoir un évidement 6 unique ménagé à l'une des extrémités seulement du panneau et occupant toute la largeur de ladite extrémité. Une telle disposition facilite le montage des parois chauffantes et/ou rafraîchissantes, dans la mesure où le raccordement de l'ensemble des panneaux ou des subdivisions de cet ensemble, au générateur d'énergie 9, peut être réalisé au moyen de conduites ou conducteurs 11A, 11B, 11C, 11D, ., disposés parallèlement, dans une zone rectiligne unique située le long de l'un des bords desdites parois (figure 4) et, de ce fait, parfaitement situable après mise en place des revêtements de finition...DTD: On a représenté, à la figure 6, le schéma de principe d'un exemple de configuration de réseau de chauffage et/ou de rafraîchissement qui, dans ce cas, est formé de trois zones A, B et C pouvant être chauffées et/ou refroidies ensemble ou séparément, et d'une zone D non chauffée et/ou non refroidie. Les panneaux P1 et P2 de la zone A sont raccordés entre eux et ce couple de panneaux est raccordé au départ DA et au retour RA du générateur d'énergie 9, par l'intermédiaire des conduits T1 et T2, respectivement. Les panneaux P3, P4 et P5 de la zone B sont raccordés entre eux et cet ensemble de panneaux est raccordé au départ DB et au retour RB du générateur d'énergie 9, par l'intermédiaire des conduits T3 et T4. Les panneaux P6 et P7 de la zone C sont raccordés entre eux et ce couple de panneaux est raccordé au départ DC et au retour RC du générateur d'énergie 9, par l'intermédiaire des conduits T5 et T6, respectivement. La figure 7A montre le raccordement des circuits de panneaux adjacents P8 et P9, au moyen d'un raccord droit. L'extrémité de sortie 4a' du tube 4 du panneau P8 est raccordée, au moyen d'un raccord 8, à l'extrémité d'entrée 4" du tube 4 du panneau P9 disposée dans le prolongement de ladite extrémité de sortie. La figure 7B représente le raccordement des circuits de panneaux accolés P10 et Pl1, au moyen d'un raccord coudé. L'extrémité de sortie 4a' du tube 4 du panneau P10 est raccordée, au moyen d'un raccord 8, à l'extrémité d'entrée 4" du tube 4 du panneau Pl1 laquelle est orientée à 90 par rapport à ladite extrémité de sortie. La figure 7C montre un boîtier double "entrée/sortie" réalisant le raccordement d'un premier circuit 4' d'un panneau P12 au générateur d'énergie ou à un autre panneau (non représentés) au moyen d'un raccord droit, et le raccordement d'un deuxième circuit 4" dudit panneau 12, au tube 4 d'un panneau juxtaposé P13, au moyen d'un raccord coudé. La figure 7D montre le raccordement entre deux panneaux P14, P15 au sein d'un évidement 6 linéaire et perpendiculaire au sens porteur des panneaux. Ce raccordement 8' peut être réalisé par l'intermédiaire de pièces de jonction rapportées sur chantier, telles que coudes rigides ou tout autre système adapté connu de l'homme de l'art. Le réseau peut être ainsi constitué d'un ensemble de circuits fermés comportant un ou plusieurs panneaux préfabriqués, reliés au générateur d'énergie. Le système prévoit une indépendance entre chaque élément préfabriqué laissant ainsi une grande latitude dans la réalisation du chauffage et/ou du rafraîchissement. Le sens de mise en place du tube à savoir dans le sens porteur de l'élément de plancher ou perpendiculairement à ce dernier ne change en rien le principe de base. Ce choix se fait à partir du type de tube (électrique ou à eau) et/ou de son 5 diamètre. Le pas (distance entre deux tubes) est donné par le bureau d'études thermiques et d'une manière générale en fonction de l'énergie véhiculée et de la performance souhaitée en utilisation; ce critère n'influant pas sur le procédé présenté ici. On a représenté aux figures 8 et 9, un exemple de plancher chauffant et/ou rafraîchissant constitué de panneaux préfabriqués selon l'invention intégrant des tubes destinés à véhiculer un fluide caloporteur (eau chaude, eau froide, vapeur ou autre), le plancher constitué par l'assemblage de ces panneaux prenant appui sur des murs porteurs 10, 10' constituant, à la fois, un ensemble monolithique porteur et un réseau ou circuit fermé de chauffage et/ou de rafraîchissement. La figure 10 montre la juxtaposition de deux panneaux préfabriqué P', P" au niveau de leur appui sur un mur porteur 10, et le raccordement des tubes 4 incorporés dans la structure porteuse de ces panneaux, avant coulage du béton de chaînage et du mortier de liaison. Il est ensuite possible de procéder rapidement à l'exécution de la couche de finition ou revêtement de sol (carrelage ou autre). -12-REVENDICATIONS 1. Panneau préfabriqué pour la réalisation de parois chauffantes et/ou rafraîchissantes de bâtiment, comprenant une structure porteuse (1, 3) incluant un isolant thermique (2), caractérisé en ce qu'il intègre également un tube (4) permettant le transport et la distribution d'une énergie thermique, ce tube étant placé en regard de la face interne de l'isolant, en considérant la position normale du panneau dans la constitution d'une paroi de bâtiment, et ses extrémités (4a) étant accessibles dans au moins un évidement (6) réservé dans la structure porteuse (3) du panneau, afin de permettre leur raccordement au conduit de transport et de distribution d'énergie thermique d'un ou plusieurs panneaux adjacents semblables. 2. Panneau préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (4) est constitué par un tuyau apte à assurer une circulation d'eau ou autre fluide caloporteur et réalisé dans un matériau présentant un bon coefficient de conductivité thermique. 3. Panneau préfabriqué suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (4) est constitué par un câble chauffant électrique. 4. Panneau préfabriqué suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités (4a) du tube (4) ou de chaque tube (4) intégré dans ledit panneau, sont agencées pour permettre leur raccordement à d'autres éléments (4, 9) du circuit de distribution de l'agent de chauffage et/ou de rafraîchissement de l'installation, au moyen de raccord (8, 8') appropriés. - 13- 5. Panneau préfabriqué selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube (4) affecte la forme d'un serpentin couvrant la totalité de la surface du panneau ou une partie de celle-ci seulement. 6. Panneau préfabriqué selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'évidement ou réservation (6) est constitué par un boîtier (7), encastré dans la structure porteuse (1, 3) dudit panneau. 7. Panneau préfabriqué suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, 10 caractérisé en ce que l'évidement (6) est ménagé à l'une des extrémités du panneau et s'étend sur toute la largeur dudit panneau. 8. Panneau préfabriqué selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une partie supérieure constituée par une dalle de compression (3), une partie inférieure constituée par un profilé métallique (1) rigidement solidaire de ladite dalle, et un isolant thermique (2) disposé entre ladite dalle de compression (3) et ledit profilé métallique (1), et en ce que le ou les évidements (6) est/sont ménagé(s) dans la dalle de compression. 9. Panneau préfabriqué suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les faces en regard (3a, 2a) de la dalle de compression (3) et de l'isolant thermique (2) sont planes. 10. Paroi porteuse, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une pluralité de panneaux préfabriqués selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ces panneaux étant raccordés de sorte à constituer au moins un circuit de chauffage et/ou de refroidissement intégré dans ladite paroi. 11. Paroi porteuse selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle est constituée de panneaux raccordés de manière à constituer deux ou plus de deux circuits de chauffage et/ou de refroidissement correspondant à des zones déterminées de ladite paroi, chacun de ces circuits pouvant être raccordés individuellement à un générateur d'énergie thermique (9)