Brevet FR2903129A1 — publié le 20080104

Espace habitable et procédé de régulation thermique dudit espace habitable. La présente invention se rapporte au domaine général de la construction et notamment des bâtiments, immeubles ou autres espaces habitables. L'invention concerne la conception sur le plan structurel et fonctionnel d'un espace habitable ainsi que sa gestion quotidienne, pour réduire la consommation d'énergie d'une part et pour augmenter le confort de ses occupants d'autre part. Il est déjà connu et de façon très répandue, de réaliser un espace habitable comportant au moins une pièce délimitée par un plancher, une voûte et un mur périphérique sensiblement vertical reliant le plancher et la voûte. La pièce est en général pourvue d'au moins une ouverture d'accès et de moyens de régulation thermique. Les moyens de régulation thermique comportent en général des moyens de chauffage et/ou de refroidissement, connus en tant que tels, qui ne seront pas détaillés davantage dans la présente description. Ces moyens de régulation thermique présentent chacun des particularités liées aux moyens utilisés pour refroidir ou pour chauffer la pièce. Ces particularités ont des conséquences sur le confort et la sensation de confort des occupants de la pièce. En outre, dans les climats tempérés, il convient également d'équiper la pièce ou l'espace habitable d'un système de climatisation pour les périodes chaudes. Ceci augmente substantiellement les frais d'installation et d'équipement d'un tel espace habitable et ne contribue pas à une baisse de la consommation énergétique. En outre, il n'est pas possible d'obtenir un maximum de confort thermique tout au long de l'année pour les occupants de la pièce ou de l'espace habitable avec les installations connues. En effet, les bâtiments, immeubles ou espaces habitables conçus dans le passé ou actuellement permettent dans le meilleur des cas d'augmenter la sensation de confort pour ses occupants soit en période chaude (été), soit en période froide (hiver). Les espaces habitables connus sont donc soit particulièrement adaptés à des périodes froides avec des températures extérieures relativement basses, soit à des périodes chaudes avec des températures extérieures relativement élevées. Les espaces habitables ou bâtiments sont en général conçus avec des moyens de régulation thermique ainsi qu'avec une structure architecturale pour optimiser la sensation de confort des occupants pendant l'une seulement des périodes de l'année, en général l'hiver dans nos climats tempérés. On 2903129 2 pourrait bien sûr optimiser les sensations de confort par divers moyens, mais ce serait au détriment de la consommation énergétique. La recherche d'un confort amélioré pour les occupants, notamment en été, en utilisant des systèmes de climatisation ainsi que des moyens de régulation 5 de plus en plus perfectionnés, par exemple avec une gestion par ordinateur de différents capteurs de température et des moyens de régulation thermique ne permettent pas de réaliser jusqu'à nos jours des bâtiments dont les occupants bénéficieraient d'une sensation de confort maximale tant en hiver qu'en été, tout en bénéficiant également d'une réduction substantielle de la consommation 10 énergétique. Les constructions actuelles permettent le plus souvent de favoriser soit les performances des bâtiments en hiver ou en été. Ainsi, pour améliorer les performances en hiver ou en été sur le plan de la consommation énergétique, on module le plus souvent la température de l'air par le chauffage en hiver et par 15 une climatisation en été. D'après les connaissances actuelles très largement répandues, les concepteurs de bâtiments ou d'espaces habitables sont toujours confrontés à une impossibilité technique d'arriver, avec une seule réponse technique pour lesdits bâtiments, aux mêmes performances tant en été qu'en hiver. Tous les moyens de chauffage et de climatisation envisagés à 20 ce jour et en particulier ceux modulant la température de l'air ne procurent qu'un effet de surface sur la peau des occupants et ne sont pas en mesure d'éviter des performances énergétiques et des performances de confort amoindries dans l'une ou l'autre des situations climatiques. A titre d'exemple, on peut noter l'effet de l'ensoleillement qui est recherché 25 en hiver, mais qui représente un inconvénient en été. Un bâtiment pourrait ainsi constituer un "four" en été et n'offrirait alors pas de confort pour ses occupants. Ce qui apparaît comme un avantage en hiver doit alors être compensé par d'autres dispositifs, antagonistes, du type climatisation, en été. Chaque problème est réglé dans l'art antérieur par des moyens ou des dispositifs 30 spécifiques et distincts, mais un confort optimal tant en été qu'en hiver n'est jamais atteint. Le but de la présente invention vise à obtenir un espace habitable dans lequel l'occupant éprouve des sensations de confort avec des performances optimales tant en été qu'en hiver. 35 Un autre but de la présente invention vise à réduire substantiellement la consommation énergétique de tels espaces habitables ou bâtiments. Un but complémentaire de la présente invention vise enfin à réaliser de tels espaces habitables ou bâtiments en évitant d'utiliser des matériaux ou des technologies engendrant des coûts de fabrication trop élevés. 2903129 3 Les buts assignés à la présente invention sont atteints avec un espace habitable dont la voûte, le plancher et le mur périphérique forment un seul bloc intégrant au moins une partie des moyens de régulation thermique, le bloc étant associé à des moyens réalisant une rupture de pont thermique entre ledit bloc 5 et ses appuis et dont la pièce habitable est englobée dans un espace plus vaste délimité par une enveloppe extérieure thermiquement faiblement déperditive. L'invention permet ainsi de résoudre des problèmes antagonistes que l'on retrouve dans les bâtiments de l'art antérieur. Par problèmes antagonistes, il convient d'entendre des problèmes dont la résolution de l'un 10 augmente les effets du second, empêchant ainsi la résolution de ce second problème. Par faiblement ou non déperditive, on entend une propriété d'un matériau ou d' une association de matériaux permettant d'éviter de façon totale ou en grande partie les pertes thermiques. 15 Par plancher, il convient d'entendre tout type de support sur lequel sont disposés les éléments de la pièce et sur lequel se déplacent les personnes occupant la pièce habitable, ledit plancher pouvant être qualifié communément de sol. Par voûte in convient d'entendre une dalle haute de la pièce. Selon un exemple de réalisation de l'invention, au moins une partie du bloc 20 intègre des tubes de circulation d'eau dont la température est contrôlée et modulée par les moyens de régulation thermique de manière à porter le bloc à une température sensiblement uniforme et constante Tc, par exemple comprise entre 23 C et 26 C, constituant ainsi un corps de chauffe inertiel rayonnant à basse température. Le choix de la température Tc est indépendant de la 25 température extérieure. Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'espace habitable comporte des moyens de renouvellement de l'air du bloc du type ventilation à double flux avec échangeur, récupérateur de calories. Les moyens de renouvellement de l'air sont par exemple associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf admis 30 dans le bloc. Les moyens pour ajuster la température de l'air neuf sont indépendants des moyens de régulation thermique du bloc. On peut par exemple utiliser un puit canadien pour prétempérer l'air neuf. On peut ainsi optimiser la température de l'air neuf introduit dans la pièce habitable. 35 A titre d'exemple non limitatif, la température de l'air TA circulant dans le bloc est de 18 C en hiver et de 28 C en été. On arrive alors à une réduction substantielle de la consommation d'énergie tout en garantissant une sensation de confort optimale pour les occupants tant en hiver qu'en été. 2903129 4 Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur. Les moyens de régulation thermique comportent également selon un 5 exemple de réalisation de l'invention, des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température Tc sensiblement constante. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le bloc est réalisé en béton armé et comporte un revêtement réfléchissant sur sa face externe, participant à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc vers l'intérieur de la 10 pièce. Le béton armé est par exemple teinté avec une couleur chaude et claire. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la pièce et l'enveloppe extérieure comportent chacune au moins une surface vitrée pour éclairer la pièce avec la lumière naturelle. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la surface vitrée de 15 l'enveloppe extérieure comporte un triple vitrage et le restant de l'enveloppe extérieure comporte une isolation thermique renforcée, permettant à l'espace habitable complet ou au bâtiment complet d'atteindre un Ubat maximal de 0,30 W/m2k, définissant l'objectif de performance thermique global de l'espace habitable ou du bâtiment. 20 Selon un exemple de réalisation de l'invention, le bloc est entouré de locaux annexes partiellement délimités par l'enveloppe extérieure et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur et le bloc. Les faces internes du bloc sont par exemple traitées de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille. 25 Selon un exemple de réalisation de l'invention, le bloc comporte également des moyens de correction acoustique. Les moyens de correction acoustique sont réalisés par exemple avec des perforations traversantes, ménagées dans la voûte et recouvertes d'une matière absorbante. Les buts assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide 30 d'un procédé de régulation thermique d'un tel espace habitable, consistant à : porter la température du bloc à la température Tc, - maintenir la température Tc sensiblement constante en pilotant les moyens de régulation thermique, -contrôler la température Tc, 35 faire circuler et renouveler l'air du bloc, - utiliser de l'air neuf admis dans le bloc à une température TA différente de Tc, - et utiliser l'air neuf avec une température TA > Tc et TA REVENDICATIONS 1. Espace habitable comportant au moins une pièce habitable (1) délimitée par un plancher (2), une voûte (3) et un mur périphérique (4) sensiblement vertical reliant le plancher (2) et la voûte (3), ladite pièce (1)étant pourvue d'au moins une ouverture d'accès et de moyens de régulation thermique, caractérisé en ce que d'une part la voûte (3), le plancher (2) et le mur périphérique (4) forment un seul bloc (5) intégrant au moins une partie des moyens de régulation thermique, le bloc (5) étant associé à des moyens réalisant une rupture de pont thermique (8a) entre ledit bloc (5) et ses appuis, et en ce que d'autre part la pièce habitable (1) est englobée dans un espace plus vaste (6a) délimité par une enveloppe extérieure (6) thermiquement faiblement déperditive. 2. Espace habitable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie du bloc (5) intègre des tubes de circulation d'eau (9) dont la température est contrôlée et modulée par les moyens de régulation thermique de manière à porter le bloc (5) à une température sensiblement uniforme et constante Tc, par exemple comprise entre 23 C et 26 C, constituant ainsi un corps de chauffe inertiel, rayonnant à basse température. 3. Espace habitable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de renouvellement de l'air du bloc (5) du type ventilation à double flux avec échangeur récupérateur de calories. 4. Espace habitable selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de renouvellement de l'air sont associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf admis dans le bloc (5). 5. Espace habitable selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique sont associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf à une température TA comprise entre 18 C et 28 C, et par exemple égale à18 C et à 28 C respectivement en hiver et en été. 6. Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur. 7. Espace habitable selon l'une quelconque des recvendications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique comportent des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température Tc sensiblement constante. 2903129 10 8. Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bloc (5) est réalisé en béton armé. 9. Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce (1) et l'enveloppe extérieure (6) comportent chacune au 5 moins une surface vitrée (15, 19) pour éclairer la pièce avec la lumière naturelle. 10.Espace habitable selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface vitrée (19) de l'enveloppe extérieure (6) comporte un triple vitrage et le restant de l'enveloppe extérieure (6) comporte une isolation thermique 10 renforcée, permettant d'atteindre un Ubat maximal de 0,30 W/m2k 11 .Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc (5) comporte un revêtement réfléchissant (10) sur sa face externe, participant à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc (5) vers l'intérieur de la pièce habitable (1). 15 1 2 .Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bloc (5) est entouré de locaux annexes (16, 17) partiellement délimités par l'enveloppe extérieure (6) et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur et le bloc (5). 13 Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, 20 caractérisé en ce que les faces internes du bloc (5) sont traitées de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille. 14.Espace habitable selon la revendication 7, caractérisé en ce que le béton armé est teinté avec une couleur chaude et claire. 15. Espace habitable selon l'une quelconque de revendications 1 à 14, caractérisé 25 en ce que le bloc (5) comporte des moyens de correction acoustique. 16. Espace habitable selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de correction acoustique comportent des perforations traversantes, ménagées dans la voûte (3) et recouvertes avec une matière absorbante. 1 7.Bâtiment comportant au moins un espace habitable conforme à l'une 30 quelconque des revendications 1 à 16. 1 8.Procédé de régulation thermique d'un espace habitable conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il consiste à : - porter la température du bloc (5) à la température Tc, maintenir la température Tc sensiblement constante en pilotant les 35 moyens de régulation thermique de façon adéquate, contrôler la température Tc, faire circuler et renouveler l'air du bloc (5), 2903129 11 utiliser de l'air neuf admis dans le bloc (5) à une température TA différente de Tc, et utiliser l'air neuf avec une température TA > Tc et TA