Brevet FR2950372A1 — publié le 20110325

S578FDEP.doc 1 La présente invention concerne les bâtiments de type maison individuelle destinés à respecter les futures normes d'isolation RT2020. Ces normes d'isolation vont nécessiter l'utilisation de murs extérieurs particulièrement isolants d'un point de vue thermique. Les calculs montrent que l'épaisseur de tels murs extérieurs isolants devra atteindre une quarantaine de centimètres de matériaux isolants, la structure de toit devant avoir une épaisseur encore plus grande. De telles structures isolantes pourront permettre une importante économie d'énergie, tant pour le maintien d'une température intérieure élevée lorsque la température extérieure est basse, que pour le maintien d'une température intérieure relativement basse lorsque la température extérieure est élevée. Mais une isolation importante va entraîner une difficulté dans le maintien d'un confort satisfaisant d'habitabilité dans les périodes d'apport d'énergie excessive dû à l'occupation naturelle de l'habitation. En effet, l'apport d'énergie dû à l'occupation naturelle, par exemple la chaleur dégagée par les occupants, et la chaleur dégagée par les appareils présents à l'intérieur de la maison, ne peut plus s'échapper à l'extérieur de la maison et entraîne une élévation anormale de la température intérieure. Pour atteindre un haut degré d'isolation des murs extérieurs, on connaît déjà des maisons à ossature bois, dans lesquelles les murs extérieurs comportent une ossature porteuse en bois, matériau isolant, l'ossature étant remplie d'un matériau isolant. Dans ce cas, les éléments d'ossature en bois ont la même section que l'épaisseur du mur, et cela conduit à utiliser des bois à forte section, onéreux, et difficiles à manutentionner lors de la pose et de la construction. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de maison à ossature bois qui à la fois améliore le confort par des moyens évitant l'effet néfaste de la production intermittente d'énergie intérieure due à l'occupation naturelle de la maison, et dont le coût de fabrication soit nettement réduit grâce à une plus grande facilité de manutention des éléments à assembler et grâce à une plus grande facilité de fabrication des éléments eux-mêmes à assembler, la structure présentant l'isolation forte nécessaire pour répondre aux nouvelles normes d'isolation RT2020. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose une maison à ossature bois, ayant une dalle inférieure de béton supportée par des fondations, une toiture, et des murs extérieurs, la maison comprenant : 78FDEP.doc 2 - au moins un mur de refend porteur en béton, s'étendant verticalement depuis la dalle inférieure jusqu'à une extrémité supérieure supportant la toiture, - des murs extérieurs comportant chacun : • un panneau intérieur à ossature bois reposant sur la dalle inférieure et se développant jusqu'à la toiture, • un panneau extérieur à ossature bois reposant sur les fondations et se développant jusqu'à la toiture, • un espace continu séparant le panneau intérieur à ossature bois du panneau extérieur à ossature bois, • une couche isolante occupant l'espace continu entre le panneau intérieur à ossature bois et le panneau extérieur à ossature bois. Les structures de murs extérieurs ayant deux panneaux séparés d'une couche isolante permettent de réaliser des murs très isolants, à partir d'éléments de panneaux plus légers et simples à manipuler et à fabriquer. Simultanément, la présence du mur de refend en béton apporte une grande inertie thermique, le mur étant apte à emmagasiner de l'énergie thermique lors d'un apport excessif d'énergie intérieure, et étant apte à restituer l'énergie pendant les périodes de non production d'une énergie intérieure. Le mur de refend apporte également une inertie thermique pour équilibrer les périodes d'apport d'énergie extérieure, lorsque la température extérieure est très élevée, et les périodes de refroidissement extérieur. Autrement dit, le mur de refend porteur en béton, compense les faibles performances du bois en matière d'inertie nécessaire au confort d'habitation dans une telle maison très isolée. La structure en deux panneaux permet d'utiliser, pour chacun des panneaux, des bois de faible section, plus légers et moins onéreux, par exemple des bois de section de 23 x 60 mm. Cette disposition permet en outre de différencier le panneau intérieur et le panneau extérieur, en leur donnant des structures adaptées à leur fonction respective, le panneau intérieur assurant essentiellement l'isolation thermique, le panneau extérieur assurant essentiellement la fermeture extérieure et la résistance aux chocs et aux agressions de la nature et du temps. La structure de murs à double paroi permet d'augmenter l'épaisseur de l'isolant sans augmenter l'épaisseur de la structure porteuse. Les bois de faible section permettent d'utiliser des arbres jeunes et moins onéreux. Ainsi, l'invention allie l'inertie du béton à la résistance thermique d'une construction en bois industrialisée et peu onéreuse. 78PDEP.doc 3 Selon un mode de réalisation avantageux, les fondations peuvent comprendre un mur de relèvement, écarté de la dalle inférieure et du panneau intérieur à ossature bois par un espace inférieur d'isolation, se développant jusqu'à une hauteur au-dessus de la dalle, et supportant le panneau extérieur à ossature bois, la couche isolante occupant également l'espace inférieur d'isolation. On évite ainsi la dégradation de l'ossature bois extérieure en pied de mur, dégradation susceptible d'être produite par l'humidité qui remonte du sol et les effets dévastateurs de la pluie battante en pied de mur. De préférence, la toiture peut comprendre un assemblage d'une paroi de couverture inférieure et d'une paroi de couverture supérieure parallèles l'une à l'autre et formées chacune de caissons bois remplis d'un isolant. De la sorte, la structure à double paroi est continue depuis les fondations jusqu'au faîtage, améliorant l'isolation en évitant la présence de ponts thermiques. La structure à double paroi permet en outre de prévoir un film étanche à l'air qui recouvre l'ensemble formé par les panneaux intérieurs à ossature bois et par la paroi de couverture inférieure. Ainsi, le film étanche est du côté intérieur de l'isolant intermédiaire qui est placé entre les deux panneaux. On assure ainsi une étanchéité à l'air continue et pour l'ensemble de la construction. De préférence, le panneau extérieur à ossature bois supporte la paroi de couverture supérieure qui elle-même se prolonge selon un avant-toit, tandis que le panneau intérieur à ossature bois supporte le panneau de couverture inférieure qui lui-même s'interrompt au droit du panneau intérieur à ossature bois. On assure ainsi à la fois une bonne isolation thermique du toit et un aspect esthétique satisfaisant par le fait que l'avant-toit n'a pas lui-même une épaisseur excessive. En pratique, la paroi de couverture supérieure peut être surmontée d'une couche étanche de sous-couverture et d'une couverture extérieure, avec un espace de ventilation entre la couverture extérieure et la paroi de couverture supérieure. On améliore ainsi la ventilation, pour assurer l'isolation thermique pour l'hiver et le rafraîchissement nécessaire pour l'été. De préférence, l'espace de ventilation communique avec l'atmosphère extérieure par des passages de ventilation basse périphériques sous l'avant-toit et par des passages de ventilation haute le long du faîtage. Cela améliore encore la ventilation. De préférence, on peut prévoir des moyens de contrôle mécanique de la 35 circulation d'air dans l'espace de ventilation, pour adapter le débit d'air en fonction des saisons. 78FDEP.doc 4 Pour conserver une bonne étanchéité des parois, les réseaux de second oeuvre peuvent avantageusement être logés dans le panneau intérieur à ossature bois. Egalement, le panneau intérieur à ossature bois et le mur de refend peuvent porter ensemble des solives support d'étages, de sorte qu'aucun pont thermique ne subsiste vis-à-vis de l'extérieur. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue de face en coupe transversale d'une maison à ossature bois selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en perspective illustrant une structure de panneau extérieur à ossature bois selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre en perspective une structure de panneau intérieur à ossature bois selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue de face partielle en coupe transversale illustrant le détail de réalisation du pied de mur extérieur de la maison de la figure 1 ; - la figure 5 illustre la réalisation d'une porte-fenêtre de mur extérieur selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 6 est une vue de face partielle en coupe transversale illustrant le raccordement du mur extérieur et du toit dans la maison de la figure 1 ; - la figure 7 est une vue de face partielle en coupe transversale illustrant la zone de faîtage de la maison de la figure 1, selon un mode de réalisation ; - la figure 8 est une vue de face partielle en coupe transversale illustrant la zone de faîtage selon un second mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 9 est une vue de face partielle en coupe transversale illustrant le raccordement entre un mur extérieur et le toit dans le mode de réalisation de la figure 8 ; et - la figure 10 illustre le raccordement d'une solive d'étage au mur de refend, selon un mode de réalisation de l'invention. On considère tout d'abord la figure 1, qui illustre la structure générale d'une maison selon un mode de réalisation de la présente invention. La maison comprend des fondations 1 traditionnelles, illustrées ici par trois poutres longitudinales en béton reposant sur le sol, et comportant des entretoises 2 pour le soutien d'une dalle inférieure 3 de béton. De préférence, la dalle inférieure 3 de béton est isolée du sol par une couche de matériau isolant 4 et une couche de graviers 5. Un revêtement de sol 6 7SFDEP.doc recouvre la dalle de béton 3. Un mur de refend 7 s'étend verticalement depuis la dalle inférieure 3 jusqu'à une extrémité supérieure 7a supportant une toiture 8. Des murs extérieurs tels que les murs 9 et 10 ferment la maison et soutiennent également la toiture 8. 5 Certains au moins des murs extérieurs de la maison ont une structure composite telle qu'illustrée sur la figure 1, et l'on décrira par exemple la structure du mur extérieur 10. On distingue à cet égard, sur la figure 1, un panneau intérieur à ossature bois 10a, un panneau extérieur à ossature bois 10b, un espace 10c continu séparant le panneau intérieur 10a du panneau extérieur 10b, et une couche isolante 10d occupant l'espace continu 10c entre le panneau intérieur 10a et le panneau extérieur 10b. Le panneau intérieur à ossature bois 10a repose sur la dalle inférieure 3, et se développe jusqu'à la toiture 8. Les fondations 1 comprennent un mur de relèvement 11, écarté de la dalle inférieure 3 et du panneau intérieur à ossature bois 10a par un espace inférieur d'isolation 12. Le mur de relèvement 11 se développe jusqu'à une hauteur H au-dessus de la dalle inférieure 3, la hauteur H étant suffisante pour que la tranche supérieure du mur de relèvement 11 se trouve nettement au-dessus du sol et donc à l'écart de l'humidité remontant du sol. Le mur de relèvement 11 supporte le panneau extérieur à ossature bois 10b, qui lui-même se développe jusqu'à la toiture 8. La couche isolante 10c occupe également l'espace inférieur d'isolation 12. La toiture 8 comprend un assemblage d'une paroi de couverture inférieure 8a et d'une paroi de couverture supérieure 8b, parallèles l'une à l'autre et formées chacune de caissons de bois remplis d'un isolant. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le panneau extérieur à ossature bois 10b supporte la paroi de couverture supérieure 8b, qui elle-même se prolonge selon un avant-toit 8c. Pour cela, le panneau extérieur à ossature bois 10b peut supporter une panne sablière 100 qui assure l'interface avec la paroi de couverture supérieure 8b. Le panneau intérieur à ossature bois 10a supporte, quant à lui, la paroi de couverture inférieure 8a, qui elle-même s'interrompt au droit du panneau intérieur à ossature bois 10a sans se prolonger selon l'avant-toit 8c. La paroi de couverture supérieure 8b est surmontée d'éléments de couverture qui seront décrits ultérieurement. 78FDEP.doc 6 Dans la réalisation illustrée, un film étanche à l'air 13, illustré en pointillés, recouvre extérieurement l'ensemble formé par les panneaux intérieurs à ossature bois 10a et la paroi de couverture inférieure 8a de la toiture 8 (voir figure 6), assurant une continuité d'étanchéité à l'air depuis la dalle inférieure 3 jusqu'au faîte de la toiture 8. Des solives support d'étages 16 sont supportées à la fois par le mur de refend 7 et par les panneaux intérieurs à ossature bois 10a. On notera que les solives support d'étages 16 ne sont pas supportées par les panneaux extérieurs à ossature bois 10b, dont elles sont séparées par la couche isolante 10d. Le mur de refend 7 supporte, dans la zone faîtière, la paroi de couverture inférieure 8a de la toiture 8. Des pannes intermédiaires 14 supportent la paroi de couverture inférieure 8a en zone intermédiaire, et sont elles-mêmes supportées par une console 15 métallique fixée au mur de refend 7. On considère maintenant la figure 2, qui illustre une structure possible 15 de panneau extérieur à ossature bois 10b. Un tel panneau est essentiellement formé d'un assemblage de pièces de bois de faibles sections transversales, par exemple une largeur LI d'environ 60 mm et une épaisseur El d'environ 23 mm. L'assemblage des pièces de bois forme des montants et des traverses. Les montants, qui reprennent l'essentiel des efforts 20 de soutien, sont chacun formés par exemple d'un couple de deux pièces de bois 17 et 18 parallèles, se faisant face selon leurs grandes faces, et reliées entre elles par des mêmes pièces de bois formants des traverses 19 engagées entre les pièces de bois 17 et 18. Les montants 17-18 sont répartis régulièrement selon la longueur ou 25 dimension horizontale du panneau extérieur à ossature bois 10b, tandis que les traverses 19 sont réparties régulièrement sur la hauteur du panneau extérieur à ossature bois 10b. Dans la réalisation illustrée sur la figure 2, les traverses 19 ont une même épaisseur El que les pièces de bois formant les montants 17-18, mais leur 30 largeur L2 est un peu réduite, par exemple d'environ 40 mm, définissant l'écartement des pièces de bois 17 et 18 des montants. Un bardage 20 referme la face extérieure du panneau extérieur à ossature bois 10b, comme illustré sur la figure. Un film pare pluie 21 peut être inséré entre le bardage 20 et l'ossature bois du panneau extérieur à ossature bois 35 10b. On considère maintenant la figure 3, qui illustre un mode de réalisation possible du panneau intérieur à ossature bois 10a. 78FDEP.doc 7 Dans ce mode de réalisation, l'ossature bois du panneau intérieur à ossature bois 10a est similaire de l'ossature bois du panneau extérieur à ossature bois 10b qui vient d'être décrit. On retrouve ainsi des montants à deux pièces de bois 22 et 23 parallèles, reliés entre eux par des traverses 24. Les pièces de bois 22, 23 et les traverses 24 sont, cette fois, formées de pièces de bois de même section, par exemple une section avec une largeur L1 de 60 mm et une épaisseur El de 23 mm environ. Les espaces définis à l'intérieur de l'ossature bois sont remplis d'un matériau isolant, par exemple de la laine de verre comprimée en épaisseur 10 cm. On retrouve, sur la face externe du panneau intérieur à ossature bois 10a, le film étanche à l'air 13. Sur la face interne du panneau intérieur à ossature bois 10a, on prévoit une couche de finition 25 destinée à constituer la face du mur extérieur qui est visible depuis l'intérieur de la maison. Avec une telle structure de panneaux à ossature bois 10a et 10b, de bons résultats d'étanchéité thermique et de résistance mécanique sont obtenus par exemple en prévoyant que le panneau intérieur à ossature bois a une épaisseur d'environ 10 cm, le panneau extérieur à ossature bois a une épaisseur d'environ 9 cm, la couche isolante a une épaisseur d'environ 16 cm. Simultanément, une inertie satisfaisante est apportée par un mur de refend 7 porteur en béton d'épaisseur 25 cm environ. Sur la figure 4 on retrouve, illustrée à plus grande échelle, la structure de liaison entre le mur extérieur 10, les fondations 1 avec le mur de relèvement 11, et la dalle inférieure 3. La figure 5 illustre une structure possible de porte-fenêtre, avec un seuil 26, un caisson de volet roulant 27, et divers éléments de raccordement de l'ouvrant 28. On considère maintenant les figures 6 et 7 qui illustrent plus en détail une structure possible de la toiture 8. La paroi de couverture inférieure 8a et la paroi de couverture supérieure 8b sont appliquées l'une sur l'autre avec interposition du film étanche à l'air 13. Une couche étanche de sous-couverture 29, par exemple un film étanche, recouvre la paroi de couverture supérieure 8b. Des liteaux 30 horizontaux et des contre-liteaux 31 dans le sens de la pente soutiennent une couverture extérieure 32, en ménageant un espace de ventilation 33. Au voisinage du faîte (figure 7), des plaques métalliques boulonnées 34, 35 assurent la continuité 78FDEP.doc 8 respectivement de la paroi de couverture inférieure 8a et de la paroi de couverture supérieure 8b. On considère maintenant les figures 8 et 9, qui illustrent une structure préférée de toiture munie de moyens de ventilation améliorés. On retrouve une paroi de couverture inférieure 8a, une paroi de couverture supérieure 8b et des plaques métalliques boulonnées 34 et 35 qui assurent leur continuité respective. On retrouve également le film étanche à l'air 13 entre la paroi de couverture inférieure 8a et la paroi de couverture supérieure 8b. Une différence dans ce mode de réalisation réside dans la présence d'un espace de ventilation 33 plus important, prévu au-dessous de la couche de sous-couverture 29, communiquant avec l'atmosphère extérieure par des passages de ventilation basse périphériques 36 (figure 9) sous l'avant-toit 8c et par des passages de ventilation haute 37 le long du faîtage. Une seconde différence est une réduction de l'épaisseur d'isolant de la paroi de couverture supérieure 8b. Cette structure de toiture est plus avantageuse, car pour l'hiver une grande épaisseur d'isolant n'est pas indispensable, et pour l'été la réduction d'épaisseur d'isolant est compensée par une augmentation de la ventilation. Une troisième différence réside dans la présence éventuelle et avantageuse de moyens de contrôle mécanique 36a de la circulation d'air dans l'espace de ventilation 33. Par exemple, les passages de ventilation basse périphériques 36 peuvent être munis d'obturateurs mécaniques, asservis ou non, permettant de modifier le débit d'air dans l'espace de ventilation 33 en fonction des saisons. Comme on le voit sur la figure 10, les solives support d'étages 16 peuvent être supportées par le mur de refend 7 au moyen de cornières métalliques 25 38 recouvertes d'une corniche 39 en polystyrène. Selon une possibilité, les murs extérieurs de la maison peuvent avoir tous la même structure isolante telle que décrite ci-dessus. En alternative, on peut prévoir une maison dont certains murs extérieurs seulement ont cette structure isolante. 30 Le revêtement extérieur des murs peut en outre être adapté à leur exposition. A titre d'exemple, le mur de façade sud en cloison bois, fortement exposé au vieillissement par l'action répétée du soleil et de l'humidité, peut avantageusement comprendre un habillage en agglo de béton qui en améliorera la durabilité et l'inertie. 35 La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS1 û Maison à ossature bois, ayant une dalle inférieure (3) de béton supportée par des fondations (1, 2), une toiture (8), et des murs extérieurs (9, 10), caractérisée en ce qu'elle comprend : - au moins un mur de refend (7) porteur en béton, s'étendant verticalement depuis la dalle inférieure (3) jusqu'à une extrémité supérieure (7a) supportant la toiture (8), - des murs extérieurs (9, 10) comportant chacun : - un panneau intérieur à ossature bois (10a) reposant sur la dalle inférieure (3) et se développant jusqu'à la toiture (8), • un panneau extérieur à ossature bois (10b) reposant sur les fondations (1) et se développant jusqu'à la toiture (8), • un espace (10c) continu séparant le panneau intérieur à ossature bois (10a) du panneau extérieur à ossature bois (10b), • une couche isolante (10d) occupant l'espace continu (10c) entre le 15 panneau intérieur à ossature bois (10a) et le panneau extérieur à ossature bois (10b). 2 û Maison à ossature bois selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fondations (1) comprennent un mur de relèvement (11), écarté de la dalle inférieure (3) et du panneau intérieur à ossature bois (10a) par un espace inférieur 20 d'isolation (12), se développant jusqu'à une hauteur (H) au-dessus de la dalle (3), et supportant le panneau extérieur à ossature bois (10b), la couche isolante (10d) occupant également l'espace inférieur d'isolation (12). 3 û Maison à ossature bois selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la toiture (8) comprend un assemblage d'une paroi de 25 couverture inférieure (8a) et d'une paroi de couverture supérieure (8b) parallèles l'une à l'autre et formées chacune de caissons bois remplis d'un isolant. 4 û Maison à ossature bois selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un film étanche à l'air (13) recouvre l'ensemble formé par les panneaux intérieurs à ossature bois (10a) et par la paroi de couverture inférieure (8a). 30 5 û Maison à ossature bois selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le panneau extérieur à ossature bois (10b) supporte la paroi de couverture supérieure (8b) qui elle-même se prolonge selon un avant-toit (8c), tandis que le panneau intérieur à ossature bois (10a) supporte le panneau de couverture inférieure (8a) qui lui-même s'interrompt au droit du panneau intérieur à 35 ossature bois (10a). 6 û Maison à ossature bois selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la paroi de couverture supérieure (8b) est surmontée78FDEP.doc 10 d'une couche étanche de sous-couverture (29) et d'une couverture extérieure (32), avec un espace de ventilation (33) entre la couverture extérieure (32) et la paroi de couverture supérieure (8b). 7 û Maison à ossature bois selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'espace de ventilation (33) communique avec l'atmosphère extérieure par des passages de ventilation basse périphériques (36) sous l'avant-toit (8c) et par des passages de ventilation haute (37) le long du faîtage. 8 û Maison à ossature bois selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de contrôle mécanique (36a) de la circulation d'air dans l'espace de ventilation (33). 9 û Maison à ossature bois selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des réseaux de second oeuvre logés dans le panneau intérieur à ossature bois (10a). 10 û Maison à ossature bois selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le panneau intérieur à ossature bois (10a) et le mur de refend (7) portent ensemble des solives support d'étages (16). 11 û Maison à ossature bois selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le panneau intérieur à ossature bois (10a) a une épaisseur d'environ 10 cm, le panneau extérieur à ossature bois (10b) a une épaisseur d'environ 9 cm, la couche isolante (10d) a une épaisseur d'environ 16 cm.