Brevet FR2954474A1 — publié le 20110624

SYSTEME DE CLIMATISATION PASSIVE POUR MAISONS D'HABITATION Domaine technique La présente invention est du domaine des techniques et matériels utilisés pour climatiser un espace clos prévu pour être occupé de manière permanente ou ponctuelle et est relatif à un système de climatisation passive pour maisons d'habitation comprenant un vide sanitaire ou une cave. Etat de la technique antérieure. On sait le chauffage ou la climatisation représentent une part particulièrement importante de la consommation énergétique liée à l'occupation d'une maison d'habitation. Ainsi, pour réduire cette consommation, des solutions ont été proposées visant pour l'essentiel à réduire les pertes énergétiques en renforçant l'isolation des parois en contact avec l'extérieur. Typiquement, à cette fin, sont utilisés des matériaux alvéolaires en doublage des parois lesquelles, additionnellement, peuvent être constituées par des matériaux intrinsèquement isolant. On a cherché aussi dans un but d'économie d'énergie à utiliser l'énergie géothermique. Ainsi on connaît l'utilisation d'échangeurs thermiques sous forme de puits canadiens, installés dans le sol à profondeur adéquate. Typiquement ces échangeurs de chaleur on pour but essentiel de préchauffer l'air avant reprise par un appareil de chauffage domestique. Exposé de l'invention La présente invention a pour objet principal d'apporter des améliorations aux systèmes de l'art antérieur. A cet effet la maison d'habitation du type comportant un système de climatisation passive, un vide sanitaire et un local technique interne au volume d'habitation pouvant constituer cellier 1, ou placard ou autre, se caractérise essentiellement en ce que le système de climatisation comporte : - au moins une première conduite d'admission d'air, enterrée formant échangeur de chaleur, ladite conduite étant en relation de communication d'une part avec le vide sanitaire et d'autre part avec l'extérieur pour alimenter le vide sanitaire en air extérieur, - au moins un échangeur de chaleur air/air installé dans le local technique, le dit échangeur comportant deux voies de passage d'air séparées de manière étanche l'une de l'autre par une paroi d'échange de chaleur, la première voie par son orifice d'entrée et son orifice de sortie étant en relation de communication avec le volume interne du vide sanitaire et comportant un ventilateur pour forcer une circulation d'air le long de la paroi d'échange, et la seconde voie, par son orifice d'entrée étant relation de communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une seconde conduite d'admission et par son orifice de sortie avec une ventilation mécanique contrôlée du type double flux, installée dans le local technique, ladite seconde voie comportant un ventilateur pour aspirer l'air extérieur et le refouler vers la ventilation mécanique contrôlée en forçant sa circulation le long de la paroi d'échange, - une ventilation mécanique contrôlée double flux intégrant un échangeur thermique, ou une pompe à chaleur, comportant deux voies de passage d'air associées à l'échangeur thermique ou à la pompe à chaleur, la première voie de la ventilation mécanique contrôlée étant en relation de communication par son orifice d'entrée avec la sortie de la seconde voie de l'échangeur de chaleur, et par son orifice de sortie, par l'intermédiaire de gaines de distribution, avec des bouches de distribution d'air dans les pièces de l'habitation, et la seconde voie de la ventilation mécanique contrôlée étant en relation de communication par son orifice d'entrée, par l'intermédiaire de gaine de reprise avec des grilles de reprise d'air installées dans les pièces de l'habitation et par son orifice de sortie en relation de communication avec une conduite d'évacuation, elle même en relation de communication avec un bipasse apte à diriger l'air de reprise soit vers le vide sanitaire soit vers l'extérieur. Une telle disposition permet d'utiliser l'énergie géothermique selon la saison, pour participer au chauffage de la maison par apport de calories ou pour participer à sa réfrigération par dissipation des calories vers l'extérieur. La première conduite d'admission, selon une autre caractéristique de l'invention, est enterrée à une profondeur de l'ordre de 60 cm à 1,20 m et longe au moins un des côtés de la maison et présente une longueur et un diamètre suffisants pour offrir une surface d'échange conséquente favorisant, selon la saison, le réchauffement de l'air en entrée du vide sanitaire ou son refroidissement par rapport à la température extérieure de l'air, sachant que vide sanitaire, isolé en périphérie par les remblais de terre est à température sensiblement constante. De par cette disposition, l'air en entrée du vide sanitaire est à une température proche de celle de la terre à la profondeur de la conduite, la valeur de cette température, pour les régions tempérées étant typiquement de l'ordre de 13°C à 15°C. La disposition d'échangeur de chaleur permet de séparer le flux d'air puisé dans le vide sanitaire, du flux d'air entrant dans l'habitation. Ainsi cet air ne pourra pas être contaminé par des agents pathogènes et autres, présents dans l'atmosphère du vide sanitaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de climatisation comporte une unité de contrôle et de commande par laquelle une température de consigne peut être assignée, et le vide sanitaire comporte une sonde de température connectée à l'unité de contrôle et de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier bipasse comporte un volet motorisé et intègre une sonde de température connectée électriquement à l'unité de contrôle et de commande, le moteur d'actionnement du bipasse est commandé par l'unité de contrôle et de commande et en fonction de la température mesurée par la sonde du bipasse, de la température de consigne, de la température du vide sanitaire et de la température externe, le premier bipasse, sous la commande de l'unité de contrôle 100 commute cette conduite d'évacuation soit vers l'extérieur de la maison soit vers le vide sanitaire. La disposition du premier bipasse permet lorsque la température externe à l'habitation est basse de réalimenter en calories l'atmosphère du vide sanitaire en dirigeant l'air de reprise vers le volume interne de ce dernier. Ainsi ces calories pourront alors être restituées à l'air entrant dans le volume de la maison, par échange thermique au travers de l'échangeur de chaleur. En revanche lorsque la température externe à l'habitation est plus élevée que celle désirée, le rejet vers l'extérieur évitera tout réchauffement du vide sanitaire, ce dernier pourra alors conserver une température modérée de 13°C à 15°C de façon à refroidir l'air entrant dans l'habitation. Pour renforcer encore cet effet, l'invention, selon une autre de ses caractéristiques est pourvue d'un second bipasse à volet motorisé disposé immédiatement en aval de l'orifice de sortie de la première voie de l'échangeur de chaleur, ledit bipasse comportant une sonde thermique connectée électriquement à l'unité de contrôle et de commande, le moteur du volet de ce second bipasse étant connecté à ladite unité de contrôle et de commande et qu'en fonction de la température relevée par la sonde de ce second bipasse, de la température de consigne, de la température du vide sanitaire et de la température externe, ledit second bipasse, sous la commande de l'unité centrale, commute la sortie de la première voie de l'échangeur de chaleur soit vers le vide sanitaire soit vers la conduite d'évacuation. Selon une autre disposition de l'invention, afin d'éviter tout retour d'air depuis la conduite d'évacuation vers le second bipasse, un clapet antiretour est 10 installé immédiatement en aval de ce dernier. Selon une autre caractéristique de l'invention, sont prévues deux conduites d'admission d'air dans le vide sanitaire, disposées de manière opposée l'une par rapport à l'autre longeant chacune au moins deux côtés adjacents de la maison, les dites conduites pénétrant dans le vide sanitaire par 15 deux points opposés afin d'obtenir un effet de brassage de l'air contenu dans le volume du vide sanitaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, les orifices d'entrée et de sortie de la première voie de passage de l'échangeur de chaleur débouchent tous deux dans une chambre semi étanche à l'air, formée dans le vide sanitaire 20 et s'étendant selon toute la hauteur de ce dernier. Avantages de l'invention. Un intérêt de l'invention réside dans sa capacité à utiliser l'inertie thermique du vide sanitaire tout en assurant une étanchéité à l'air entre ce dernier et le volume interne de la maison d'habitation et ce grâce à l'utilisation 25 d'un échangeur de chaleur air/air et d'une ventilation mécanique contrôlée. Cet échangeur de chaleur présente en outre l'intérêt d'assurer une séparation physique entre le flux d'air entrant dans la maison et le flux d'air entrant dans le vide sanitaire, on évite ainsi toute contamination du flux d'air entrant dans la maison par des agents bactériens et autres présents dans le vide sanitaire. 30 Description sommaire des figures et des dessins. D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un maison d'habitation conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de dessus d'une maison d'habitation conforme à l'invention, - la figure 3 est vue agrandie du système de climatisation passive. Meilleure manière de réaliser l'invention Telle que représentée aux figures jointes, la maison d'habitation comprend un local technique 1, doté d'une ouverture d'accès associée à une porte, pouvant constituer cellier ou placard ou autre, isolé phoniquement et thermiquement, installé au centre de la maison, ce local technique s'étendant de manière verticale du sol au plafond de l'habitation. Cette maison comprend de plus un vide sanitaire 2 enterré et une dalle de plancher 3 assurant une séparation étanche entre le volume interne de la maison et le volume interne du vide sanitaire. Dans le vide sanitaire sera disposée une sonde de température accessible depuis le local technique. Au dessus du plafond, la maison comprend des combles isolés 4. Enfin la maison comprend un système de climatisation passive décrit ci-après. Ce système comprend notamment une unité de contrôle et de commande 100 par laquelle les occupants de la maison d'habitation peuvent indiquer une température de consigne, la sonde de température installée dans le vide sanitaire étant connectée à cette unité de contrôle et de commande. Le système comprend de plus une ventilation mécanique contrôlée 5, du type double flux, intégrant un échangeur thermique ou une pompe à chaleur, cette ventilation comportant une première voie 50 dont l'orifice d'entrée reçoit de l'air à climatiser c'est-à-dire à porter à une température de consigne déterminée par les occupants de la maison. Par un orifice de sortie, cette première voie 50 est en relation de communication avec des gaines 500 de distribution d'air tempéré, logées dans les combles 4, elles mêmes en communication avec des grilles de distribution d'air 501 installées dans les diverses pièces à climatiser telles que chambres, séjours etc. Les grilles 501 seront dimensionnées en sorte d'obtenir en sortie une vitesse faible d'écoulement d'air et réduire ainsi le niveau sonore. Les gaines 500 pourront recevoir des résistances thermiques 13 alimentées en courant électrique. De préférence, ces résistances thermiques 13 seront disposées dans des caissons traversés par les gaines 500. Ces résistances thermiques 13 seront commandées et contrôlées par l'unité de contrôle et de commande 100, elles seront activées lorsque des calories devront être apportées à l'air pour atteindre la température de consigne. La ventilation mécanique contrôlée 5 comporte de plus une seconde voie 51 dont l'orifice d'entrée est connecté par une ou plusieurs gaines de reprise 510 à des grilles de reprise d'air 511 installées dans une ou plusieurs pièces de l'habitation. Comme on peut le voir, les gaines de reprise 510 sont logées dans les combles 4. Les grilles 511 et/ou les gaines 510 seront équipées de filtres aptes à retenir les poussières et les graisses. Les voies 50 et 51 de la ventilation mécanique contrôlée sont dotées chacune d'un ventilateur pour pulser l'air. La seconde voie 51 est connectée à une conduite 6 d'évacuation de l'air de reprise vers l'extérieur du volume d'habitation. Plus particulièrement, cette conduite d'évacuation 6 est connectée à un premier bipasse 7 à volet motorisé intégrant une sonde de température connectée électriquement à l'unité de contrôle et de commande. Ce bipasse est installé dans le local technique 1. Le moteur d'actionnement du bipasse sera commandé par l'unité de contrôle et de commande 100. Ainsi, en fonction de la température mesurée, de la température de consigne, de la température du vide sanitaire et de la température externe, ce premier bipasse 7, sous la commande de l'unité de contrôle 100 sera apte à commuter cette conduite d'évacuation soit vers l'extérieur de la maison soit vers le vide sanitaire 2. Ainsi, en saison froide l'air véhiculé par la conduite 6 pourra être dirigé vers le vide sanitaire pour réchauffer ce dernier. Avantageusement, cette conduite, dans le vide sanitaire, pourra comporter un clapet de surpression 60 taré, apte à assurer une communication entre la conduite et le vide sanitaire en cas de surpression de ce dernier. Le système de climatisation comprend de plus au moins une première conduite 8 d'admission d'air dans le vide sanitaire, cette conduite 8 étant en relation de communication avec l'extérieur. Cette conduite est enterrée sous une profondeur de terre comprise entre 60 cm et 1,20 m et forme un échangeur de chaleur. Comme on peut le voir plus particulièrement en figure 2, cette conduite longe deux côtés adjacents de la maison d'habitation et comporte selon une de ses extrémités à savoir son extrémité d'admission, une prise d'air 80 installée au dessus et à distance du sol à l'extérieur de l'habitation. Par son autre extrémité ou extrémité de délivrance, cette conduite pénètre dans le vide sanitaire. A cette extrémité, la conduite comportera avantageusement une grille. On peut voir sur cette figure que le système de climatisation passive comporte deux conduites d'admission 8 disposées de manière opposée l'une par rapport à l'autre et que les extrémités de délivrance sont opposées l'une à l'autre de façon à créer dans le vide sanitaire 1, un effet de brassage de l'air et d'homogénéisation de ce dernier. Avantageusement, à chaque prise d'air 80 sera associée une vanne 81 à commande manuelle ou à commande motorisée, apte à autoriser ou interdire toute introduction d'air dans le vide sanitaire. Ainsi en période froide, ces vannes seront fermées afin d'interdire l'introduction d'air dans le vide sanitaire 2. De cette façon, la température du volume d'air présent dans le vide sanitaire pourra augmenter progressivement et la chaleur accumulée pourra être cédée par l'échangeur 9 au flux d'air entrant. Le système de climatisation passive comporte en outre dans le local technique 1 au moins un échangeur de chaleur air/air, pourvu de deux voies de passage d'air 90, 91 séparées de manière étanche l'une de l'autre par une paroi 92 d'échange de chaleur. La première voie 90, par son orifice d'entrée et son orifice de sortie, est en relation de communication avec le volume interne du vide sanitaire et comporte un ventilateur 900 pour forcer une circulation d'air entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie et ce le long de la paroi d'échange 92. La seconde voie 91, par son orifice d'entrée, est en relation de communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une seconde conduite 10 d'admission et par son orifice de sortie avec l'orifice d'entrée de la voie 50 de la ventilation mécanique contrôlée 5. Cette seconde conduite 10 présente une prise d'air externe installée au-dessus et à distance du sol pour capter, dans la mesure du possible, un air non vicié, exempt de poussières. De préférence, la seconde voie 91 comporte un ventilateur 910 pour aspirer l'air extérieur et le refouler vers la ventilation mécanique contrôlée 5 en forçant sa circulation le long de la paroi d'échange 92. De cette manière, un échange thermique est établi entre l'air puisé dans le vide sanitaire 2 et l'air en 29544.74 8 entrant dans l'habitation. Cet air entrant, selon la saison, peut donc être préchauffé par l'échangeur de chaleur 9 ou bien refroidi avant son entrée dans la ventilation mécanique contrôlée 5. La consommation énergétique facturable, s'en trouve ainsi diminuée. 5 Pour éviter l'encrassement de la première voie 90 de l'échangeur de chaleur 9, des filtres ou des grilles fines pourront être installés au niveau des orifices d'entrée et de sortie. De préférence, un second bipasse à volet motorisé 11 est disposé, dans le local technique 1, immédiatement en aval de l'orifice de sortie de la première 10 voie 90 de l'échangeur de chaleur. Ce second bipasse 11 comporte une sonde thermique connectée électriquement à l'unité de contrôle et de commande 100. Le moteur du volet sera commandé par l'unité de commande et de contrôle 100. Ainsi en fonction de la température relevée par la sonde de ce second bipasse, de la température de consigne, de la température du vide sanitaire et de la 15 température externe, ledit second bipasse, sous la commande de l'unité centrale 100, sera apte à commuter la sortie de la première voie soit vers le vide sanitaire 2 soit vers la conduite d'évacuation 6. Avantageusement, un clapet antiretour 12 est installé immédiatement en aval du second bipasse 11 pour interdire tout retour d'air depuis la conduite 20 d'évacuation 6 vers ce dernier. Avantageusement, les orifices d'entrée et de sortie de la voie de passage 90 débouchent tout deux dans une chambre semi étanche à l'air 14 formée dans le vide sanitaire et s'étendant selon toute la hauteur de ce dernier. La ou les parois de cette chambre 14 seront dotées de perçages traversants d'admission 25 d'air. Cette disposition a pour effet de créer un volume semi étanche permettant une montée plus rapide en température. Enfin seront prévus des éléments de filtration installés d'une part immédiatement en amont de la première voie 50 de la ventilation mécanique contrôlée et immédiatement en aval de la seconde voie 91 de l'échangeur de 30 chaleur 9. Un filtre sera également installé dans la conduite 6 en aval de la voie 51. De plus les conduites 10 et 6, dans le vide sanitaire, seront thermiquement isolées par tous moyens appropriés afin d'éviter tout condensat. En outre, en vide sanitaire, ces conduites seront posées avec une pente pour récupérer les condensats à l'extérieur des murs de façade. II va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du 5 cadre du présent brevet. REVENDICATIONS1/ Maison d'habitation comportant un système de climatisation passive, un vide sanitaire (2) et un local technique (1) interne au volume d'habitation du genre cellier (1), ou placard ou autre, caractérisée en ce que le système de climatisation comporte : - au moins une première conduite d'admission d'air (8), enterrée, formant échangeur de chaleur, ladite conduite (8) étant en relation de communication d'une part avec le vide sanitaire (2) et d'autre part avec l'extérieur pour alimenter le vide sanitaire en air extérieur, - au moins un échangeur de chaleur air/air (9) installé dans le local technique (1), le dit échangeur comportant deux voies de passage d'air (90, 91) séparées de manière étanche l'une de l'autre par une paroi (92) d'échange de chaleur, la première voie (90) par son orifice d'entrée et son orifice de sortie étant en relation de communication avec le volume interne du vide sanitaire (2) et comportant un ventilateur (900) pour forcer une circulation d'air le long de la paroi d'échange (92), et la seconde voie (91) par son orifice d'entrée étant relation de communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une seconde conduite d'admission (10) et par son orifice de sortie avec une ventilation mécanique contrôlée (5) du type double flux, intégrant un échangeur thermique, installée dans le local technique (1), ladite seconde voie (91) comportant un ventilateur (910) pour aspirer l'air extérieur et le refouler vers la ventilation mécanique contrôlée (5) en forçant sa circulation le long de la paroi d'échange (92), - une ventilation mécanique contrôlée double flux (5) avec échangeur thermique ou pompe à chaleur, comportant deux voies de passage d'air (50, 51) associées à l'échangeur thermique ou à la pompe à chaleur, la première voie (50) de la ventilation mécanique contrôlée étant en relation de communication par son orifice d'entrée avec la sortie de la seconde voie (91) de l'échangeur de chaleur (9), et par son orifice de sortie, par l'intermédiaire de gaine de distribution (500), avec des bouches (501) de distribution d'air dans les pièces de l'habitation, et la seconde voie (51) de la ventilation mécanique contrôlée étant en relation de communication par son orifice d'entrée, par l'intermédiaire de gaine de reprise (510) avec des grilles (502) de reprise d'air installées dans les pièces del'habitation et par son orifice de sortie en relation de communication avec une conduite d'évacuation (6), elle même en relation de communication avec un premier bipasse (7) apte à diriger l'air de reprise soit vers le vide sanitaire (2) soit vers l'extérieur. 2/ Maison d'habitation, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de climatisation comporte une unité de contrôle et de commande (100) par laquelle une température de consigne peut être assignée, que le vide sanitaire comporte une sonde de température connectée à l'unité de contrôle et de commande (100) et que le bipasse (7) à volet motorisé intègre une sonde de température connectée électriquement à l'unité de contrôle et de commande (100), que le moteur d'actionnement du bipasse est commandé par l'unité de contrôle et de commande (100) et qu'en fonction de la température mesurée par la sonde du bipasse, de la température de consigne, de la température du vide sanitaire et de la température externe, le premier bipasse 7, sous la commande de l'unité de contrôle 100 commute cette conduite d'évacuation soit vers l'extérieur de la maison soit vers le vide sanitaire 2. 3/ Maison d'habitation selon la revendication la revendication 2, caractérisée par un second bipasse (11) à volet motorisé disposé immédiatement en aval de l'orifice de sortie de la première voie (90) de l'échangeur de chaleur (9), ledit bipasse (11) comportant une sonde thermique connectée électriquement à l'unité de contrôle et de commande, le moteur du volet de ce second bipasse étant connecté à ladite unité (100) et qu'en fonction de la température relevée par la sonde de ce second bipasse, de la température de consigne, de la température du vide sanitaire et de la température externe, ledit second bipasse, sous la commande de l'unité centrale (100), commute la sortie de la première voie de l'échangeur de chaleur soit vers le vide sanitaire (2) soit vers la conduite d'évacuation (6). 4/ Maison d'habitation selon la revendication précédente, caractérisée par un clapet antiretour (12) installé immédiatement en aval du second bipasse (11) pour interdire tout retour d'air depuis la conduite d'évacuation (6) vers ce dernier. 5/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par des éléments de filtration installés d'une part immédiatement en amont de la première voie (50) de la ventilation mécaniquecontrôlée (5) et immédiatement en aval de la seconde voie (91) de l'échangeur de chaleur. 6/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première conduite d'admission (8) est enterrée à une profondeur comprise entre 60 cm et 1,20 m et longe l'un au moins un des côtés de ladite habitation. 7/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite d'admission d'air comporte à l'extérieur une prise d'air (80) installée au-dessus et à distance du sol. 8/ Maison d'habitation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la prise d'air (80) est associée une vanne (81) apte à autoriser ou interdire toute introduction d'air dans le vide sanitaire. 9/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par deux conduites d'admission (8) disposées de manière opposée l'une par rapport à l'autre longeant chacune au moins deux côtés adjacents de ladite maison, les dites conduites pénétrant dans le vide sanitaire (2) par deux points opposés. 10/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le local technique (1) et le volume interne 20 de la maison sont isolés du vide sanitaire. 11/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite d'évacuation (6) est logée en partie dans le local technique (1). 12/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisée en ce que le local technique (1) est isolé phoniquement et thermiquement. 13/ Maison d'habitation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les orifices d'entrée et de sortie de la voie de passage (90) de l'échangeur de chaleur (9) débouchent tous deux dans une 30 chambre semi étanche (14) formée dans le vide sanitaire (2) et s'étendant selon toute la hauteur de ce dernier.