Brevet FR2972245A1 — publié le 20120907

STRUCTURE MODULAIRE CHAUFFANTE ADAPTABLE AUX MURS INTERIEURS DES BATIMENTS L'invention se rattache au secteur technique du chauffage de locaux d'habitation à usages multiples, privés et professionnels, de bureaux ou autres surfaces à chauffer. De manière bien connue, le chauffage de bâtiments s'effectue par convection requérant des moyens en appareils d'installation souvent volumineux, apparents, qui nécessitent des applications au sol ou aux murs, pas toujours très esthétiques. Dans le cadre de la rénovation de bâtiments et/ou locaux, l'alternative est de modifier la totalité de l'installation existante avec des coûts élevés ou de la conserver. Il est connu aussi de réaliser des installations avec un chauffage au sol lequel est réputé pour présenter certains inconvénients pour les habitants. Il peut créer un certain inconfort pour des personnes habitant les lieux et qui peuvent avoir les jambes `lourdes' pour des raisons circulatoires. C'est la propagation du chauffage par le sol qui entraîne cette gêne. On connaît aussi le chauffage par rayonnement des différentes parois d'une pièce qui permet d'obtenir des conditions de confort et de température améliorées grâce à une surface d'échange plus importante. Les revêtements pariétaux existants font appel à une circulation d'eau chaude à l'intérieur du mur limitant fortement ses fonctionnalités. Une solution technique a été décrite dans le brevet français 2 932 252 dont le Demandeur de la présente demande est co-déposant. Dans ce document, il est aussi indiqué que l'installation qui met un revêtement de ce type pariétal est complétée avec l'utilisation d'une plinthe agencée au niveau de la jonction entre le sol de la pièce et le dit revêtement pariétal. La plinthe présente des perforations qui sont reliées à la seconde couche du dit revêtement pour permettre une convection naturelle en mode chauffage. Un ou des bandeaux perforés laissent s'échapper l'air chaud. Cette solution décrite dans le brevet précité fait l'objet d'une expérimentation qui ouvre des perspectives très intéressantes. Cependant, cette solution est susceptible de présenter certaines limites d'utilisations pour les raisons suivantes. Il est tout d'abord nécessaire d'avoir la possibilité d'un contrôle continu en maintenance de la partie chauffage par rayonnement mais la mise en oeuvre du revêtement pariétal sur toute la hauteur des parois de murs d'un local ne le permettrait pas. En outre, de manière connue, les conditions de chauffage entraînent souvent une détérioration, encrassement ou salissures des murs par la seule convection naturelle de l'air, sans compter l'aspect dégradation dû à l'environnement proprement dit. Le nettoyage des revêtements pariétaux reste délicat et il est difficile d'envisager un renouvellement de ces revêtements pariétaux à des cadences trop rapprochées car les coûts sont importants. La démarche du Demandeur a été donc de rechercher une solution tout en conservant le principe de chauffage par rayonnement par le mur qui reste le meilleur compromis pour le confort de l'occupant. La démarche du Demandeur a aussi été de tenir compte des contraintes d'une capacité de contrôle constant des moyens de chauffage, de la maintenance et de leur emplacement. La démarche a aussi été pour le Demandeur de limiter dans le cadre de la rénovation de bâtiments et de locaux les modifications des circuits de chauffage existants et les coûts engendrés. 10 La démarche du Demandeur a aussi été de tenir compte d'une capacité améliorée de pouvoir changer la face apparente de la paroi de mur en particulier dans la rénovation des bâtiments. La solution apportée répond parfaitement à tous ces objectifs, tout en 15 maîtrisant plusieurs contraintes, parfois antagonistes, afin d'obtenir un fonctionnement correct de la paroi de mur ou mur chauffant. Selon une première caractéristique de l'invention, l'installation permettant l'obtention d'un mur chauffant par rayonnement est remarquable 20 en ce qu'elle comprend une ou plusieurs structures modulaires chauffantes en forme de panneau, dont la hauteur correspond à la hauteur du local à chauffer sous plafond, les structures modulaires en forme de panneau étant disposées verticalement avec la face arrière en appui contre un mur, chaque panneau modulaire étant constitué d'une pluralité de montants verticaux 25 espacés et parallèles disposés et fixés à une paroi de fond, et en ce que chaque montant vertical comprend un montant supérieur et un montant inférieur en alignement et entre lesquels est disposé horizontalement un échangeur thermique avec des conduits de circulation de fluide, et en ce que les montants verticaux supérieur et inférieur sont agencés avec des moyens5 autorisant la fixation par montage et démontage rapide de plaques de protection et de décoration, et en ce que chaque panneau comprend dans sa partie basse et dans sa partie haute des grilles de ventilation, et en ce que les conduits d'acheminement d'air sont définis par les lames situées entre chaque couple de montants verticaux consécutifs, les plaques de protection et de décoration et la paroi de fond. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures des dessins où : La figure 1 est une vue à caractère schématique d'une structure 15 modulaire sous forme d'un panneau selon l'invention en vue extérieure, La figure 2 est une vue de face d'un panneau selon l'invention après enlèvement des plaques de protection et de décoration, 20 La figure 3 est une vue de côté du panneau selon la figure 2, La figure 4 est une vue à caractère schématique de l'échangeur thermique installé dans la structure modulaire, 25 La figure 5 est une vue partielle de côté illustrant le profil de l'échangeur thermique,10 La figure 6 est une vue à caractère schématique illustrant les rendements d'échanges thermiques selon les zones de la structure modulaire. La figure 7 est une vue en coupe montrant l'ajustement des plaques de protection et de décoration sur les montants verticaux de la structure modulaire. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. L'invention vise une structure modulaire référencée dans son ensemble par (SM) en forme de panneau susceptible de venir en appui et fixation contre des murs d'un local à chauffer. On utilisera pour la suite de la description le terme `local' pour identifier toute construction de tous usages destinés à inclure la ou les structure(s) modulaire(s) permettant de créer un mur chauffant par rayonnement. Ainsi, la structure modulaire constitue en elle-même un module et le nombre de modules assemblés côte à côte est donc variable en fonction des caractéristiques dimensionnelles des murs à recouvrir et aussi des effets thermiques recherchés, et aussi des effets esthétiques dans l'aménagement du local considéré. On décrira par la suite une structure modulaire étant considéré que plusieurs structures modulaires peuvent être disposées en alignement jointif avec tous moyens de liaison entre elles appropriés. La structure modulaire (SM) est destinée à venir en appui directement contre un mur (M) ou contre une épaisseur d'isolant intérieur intermédiaire (5) connu en soi, laine de verre, laine de bois, polystyrène ou autres. Cette structure modulaire est ancrée au mur en traversant la couche d'isolation, s'il y en a une, par tous moyens appropriés. Dans une mise en oeuvre particulière, la structure modulaire (SM) peut directement intégrer l'isolant intérieur (5) de manière que ce soit l'ensemble directement qui soit ancré au mur. Dans ce cas, le matériau isolant est disposé entre la paroi de fond (1) de la structure modulaire et une autre paroi intermédiaire contre laquelle sont fixés les montants verticaux (2). La structure modulaire (SM) est établie de préférence sur la hauteur du mur (M) à recouvrir ou sensiblement, c'est-à-dire sur une hauteur entre le sol et le plafond ou sensiblement. Cette structure modulaire (SM) disposée verticalement comprend une paroi de fond (1) contre laquelle est disposée verticalement une pluralité de montants verticaux (2) régulièrement espacés et parallèles en définissant entre eux et en intervalle un espace (el) dont la fonction sera précisée par la suite. Chaque montant (2) comprend en alignement un montant supérieur (2a) de grande hauteur et un montant inférieur (2b) de faible hauteur définissant entre eux, par la pluralité de montants, un bandeau horizontal (3) continu servant au logement de l'échangeur thermique (4). Plus spécifiquement, les montants inférieurs (2b) sont établis sur une faible hauteur et viennent en appui au sol. Ils sont fixés par collage, vissage à la paroi de fond (1) ou par tous autres moyens. Leur largeur est de quelques centimètres. Le montant supérieur (2a) est donc établi sur une grande hauteur à partir sensiblement de la partie supérieure de l'échangeur jusqu'au plafond du local ou sensiblement. Les montants supérieurs (2a) sont aussi fixés par collage, vissage ou autrement sur la plaque de fond (1). Entre les montants (2a) (2b), on définit entre eux un espace volumétrique (e2) sur toute la largeur horizontale de la structure modulaire en définissant le bandeau (3) autorisant le positionnement de l'échangeur thermique propre à chaque structure modulaire. L'échangeur (4) est posé en appui sur la face supérieure horizontale (2b1) des montants verticaux inférieurs et est établi sur toute la largeur du module correspondant. Des moyens de fixation non représentés sont utilisés pour fixer l'échangeur par rapport à la plaque de fond (1) et en assurer le maintien. Selon une disposition importante, la hauteur des panneaux inférieurs (2b) et celle de l'échangeur (4) correspond sensiblement à une hauteur de plinthe classique dans un local d'habitation. 10 Par ailleurs, les dits montants verticaux (2a) (2b) sont agencés sur leur face apparente extérieure (2a1) (2b2) avec des moyens (2c) de configuration femelle pour autoriser l'emboîtement et la fixation rapide et démontable de plaques de protection et de décoration (6) et (7), elles-mêmes agencées avec des moyens d'ancrage complémentaires mâles (6.1) 15 (7.1). Plus spécifiquement, comme illustré aux figures des dessins, les montants verticaux (2a)(2b) sont agencés de manière identique, avec des moyens (2c) constituant des logements en forme de rainures profilées agencés avec une partie en forme de crochet et une partie en forme de languette respectivement (2c1)(2c2) pour recevoir les moyens de fixation 20 mâles complémentaires (6.1)(7.1) formés sur les plaques de protection et de décoration. Ces moyens d'ancrage sont décrits et illustrés de manière non limitative. Les languettes (2c2) qui ont une certaine flexibilité ont pour fonction d'absorber les déformations matière des éléments d'ancrage (6.1) (7.1). Ainsi, le montant inférieur (2b) est aménagé avec un logement (2c) du 25 type décrit pour la fixation inférieure de la plaque de protection inférieure (6). Le montant supérieur (2a) est aménagé dans sa partie basse avec deux logements (2c) successifs, l'un pour la fixation de la plaque de protection (6) dans sa partie supérieure, et le second pour la fixation de la plaque de protection (7) dans sa partie inférieure. Le montant supérieur (2a) présente5 dans sa partie supérieure un logement (2c) du type précité pour la fixation de la plaque de protection supérieure (7). Le cas échéant, les montants verticaux supérieurs (2a) et la plaque de protection supérieure (7) peuvent être agencés à mi hauteur, par exemple, avec des moyens d'ancrage complémentaires (2c) (7.1) pour compléter la fixation et la tenue. On peut concevoir sans sortir de la portée de l'invention que la plaque de protection (7) supérieure puisse être réalisée en une ou plusieurs parties en prévoyant alors d'agencer les montants verticaux (2a) avec un nombre de logements (2c) susceptibles de les recevoir. Les plaques de protection (6) et (7) sont réalisées en tous matériaux conducteurs ayant une conductivité thermique déterminée et sont clipsables sur les montants (2a) (2b) récepteurs. Ces plaques doivent néanmoins assurer la fonction de rayonnement thermique recherché et les matériaux sont adaptés pour répondre à cette fonctionnalité. Les plaques sont facilement démontables et on peut modifier à volonté l'aspect apparent des parois de murs ainsi constituées. Selon une autre disposition de l'invention, l'échangeur thermique (4) traverse la quasi-totalité de la largeur de chaque module de la structure modulaire. L'échangeur (4) comprend de manière classique des arrivées et sorties (4a) (4b) de conduits de circulation de fluide qui sont agencées pour recevoir des organes de raccordement, de type plomberie, à démontage rapide. Ainsi, comme illustré figure 2, les échangeurs ne débouchent pas hors de la structure modulaire. Les conduits d'arrivées et de sorties de fluide (4a) (4b) sont en léger retrait intérieur dans le bandeau 3 en permettant l'introduction et la fixation des organes de raccordement et de branchement permettant ainsi leur protection. En fin de circuit, l'échangeur comprend un raccordement en boucle de type connu. L'échangeur thermique étant disposé dans la quasi-intégralité de la largeur de la structure modulaire, le chauffage qu'il procure va permettre un écoulement d'air par élévation dans les conduits ou lames d'air formées entre les montants verticaux (2a), la plaque de fond (1) et les plaques (6) et (7) de protection et de décoration, selon les espaces (el) ainsi définis. En bas de la structure modulaire est prévue une ou des grille(s) inférieures (8) de ventilation et d'entrée d'air ambiant, et en partie haute de la structure modulaire, une ou des grilles (9) de ventilation et de sortie d'air chaud. Par ailleurs, les plaques de protection (6) et (7) sont chauffées, elles-mêmes, et transmettent par rayonnement la chaleur dans le local récepteur. Ainsi, selon l'invention, on améliore considérablement la quantité de chaleur transmise dans le local à la fois par la bouche de sortie d'air chaud, mais surtout par la qualité de rayonnement thermique donnée par les plaques (6) et (7). Ces dernières sont évidemment réalisées dans des matériaux qui sont aptes à faciliter et à transférer la conductivité thermique tout en étant d'une grande solidité et pouvant offrir des aspects décoratifs spécifiques. La tenue des plaques (6) et (7) par rapport aux montants est également améliorée et assurée par la réalisation sur leur face interne d'une pluralité de raidisseurs horizontaux (6.2) (7.2) qui viennent prendre appui contre les faces (2a1) (2b2) en regard des dits montants. Cela évite tout effet de voilage inapproprié des plaques. Dans le cadre de l'optimisation du rendement thermique de l'échangeur, celui-ci est conçu dans une configuration en cannelures (4c) sur chacune de ses faces afin d'augmenter les surfaces de chauffe. La constitution de l'échangeur relève des connaissances de l'Homme de Métier. On a ainsi procédé à partir de prototype à un certain nombre de mesures du transfert de l'énergie thermique. Comme représenté au schéma de la figure 6, l'énergie thermique est transférée par rayonnement à environ 35% dans la partie basse de la structure modulaire à l'endroit et proche de la zone de positionnement de l'échangeur, à 45% dans la partie supérieure, au-dessus de la précédente, et en deçà des bouches (9) de ventilation, qui, elles, provoquent une sortie de 15 % de l'énergie thermique émise. Le mur d'appui, à travers l'isolant (5), récupère environ 6 % de la chaleur émise. Les côtés des chants latéraux de chaque structure modulaire sont évidemment fermés de manière appropriée pour assurer la fonction de conductivité thermique recherchée et une optimisation de la surface rayonnante. Les avantages ressortent bien de l'invention. On souligne le nouveau concept de la structure modulaire rayonnante qui offre une surface de chauffe et de rayonnement très importante. L'enlèvement des plaques de protection (6) et (7) permet aussi d'assurer un entretien, un nettoyage et une maintenance. La multiplication des lames d'air entre deux montants verticaux 25 consécutifs offre une homogénéité de transfert de la chaleur. La fabrication est simple et peu coûteuse et l'installation de plusieurs structures modulaires selon l'invention trouve des applications avantageuses dans le domaine de la rénovation de bâtiments.20 La structure modulaire chauffante selon l'invention permet une adaptabilité rapide à la géométrie locale du bâtiment ou des pièces en utilisant la possibilité de clipsage des plaques extérieures (7) et en adaptant leurs formes et dimensions. La multiplicité des points de fixation en hauteur permet une adaptation de la hauteur des panneaux et des plaques selon les besoins. Un autre avantage réside notamment dans la rénovation de bâtiments qui ont été préalablement agencés avec des radiateurs ou convecteurs de remplacer ceux-ci sans modification des circuits de chauffage et d'adapter la structure modulaire chauffante en la connectant directement aux circuits existants. Les structures modulaires chauffantes peuvent être disposées sur un, plusieurs murs ou l'ensemble des murs d'un local en fonction des besoins. La chaleur obtenue par le rayonnement s'effectue sur toute la hauteur des structures modulaires chauffantes, c'est-à-dire sur la quasi totalité de la hauteur de la pièce, du sol au plafond, contribuant ainsi à donner aux occupants la totalité de leur corps étant ainsi chauffé par ce rayonnement homogène. Les structures modulaires et le branchement des échangeurs avec des raccordements de plomberie - type PER - à branchement rapide, permettent une adaptation à tous les murs avec des fonctions faciles à mettre en oeuvre. La configuration des plaques de protection (6) et (7) et de leur rayonnement avec leurs parties raidisseurs et clips mâles permet d'avoir la résistance de la surface à la flexion, tout en conservant une épaisseur de surface très fine offrant le minimum de résistance thermique et nécessaire au fonctionnement du mur et à son rayonnement. Les raidisseurs et les clips ont une dimension appropriés, permettant de limiter les pertes de charge dans les lames d'air et de ne pas perturber ou bloquer les vitesses d'air dans la structure modulaire constituée faisant office de mur intérieur.10