Brevet FR2989981A1 — publié le 20131101

Eléments de construction de bâtiments à basse consommation d'énergie L'invention concerne des éléments de construction de bâtiments à basse consommation d'énergie, ainsi que des murs et des bâtiments construits avec ces éléments. Dans le document FR2933479-A1, on a proposé, pour réduire la consommation énergétique d'un bâtiment pour son chauffage et sa climatisation, d'installer une isolation thermique extérieure sur les murs extérieurs du bâtiment en ménageant des espaces de circulation d'air entre ces murs et l'isolation thermique, et de faire circuler de l'air extérieur dans ces espaces pour sélectivement réchauffer ou refroidir les murs extérieurs par absorption ou évaporation d'eau, les murs étant en pierre, briques, parpaings, etc., qui sont des matériaux naturellement microporeux à la vapeur d'eau et à l'humidité tout en étant imperméables à l'air et à l'eau. On utilise à cet effet un dispositif comprenant des moyens de commande de l'admission et de la circulation d'air dans les espaces ménagés entre l'isolation thermique extérieure et les murs, et des moyens de réglage de la température et de l'humidité relative de l'air destiné à être 20 admis dans les espaces précités. Ces moyens permettent d'assurer une régulation de la température et de l'humidité relative de l'air à l'intérieur du bâtiment, tout au long de l'année sans consommer d'énergie, à l'exception de celle qui est éventuellement nécessaire pour le fonctionnement des moyens de réglage 25 de la température de l'air et de son hygrométrie et des moyens d'aspiration et de soufflage d'air, et de couvrir la totalité des pertes thermiques dans le bâtiment, y compris celles qui sont dues à l'utilisation normalisée d'une ventilation mécanique contrôlée. Toutefois, l'aménagement des lames d'air et la mise en place de 30 l'isolation thermique extérieure sur les murs du bâtiment ont un coût qui n'est pas négligeable et qui s'ajoute à celui de la construction des murs du bâtiment. En outre, la construction des murs et la pose de l'isolation thermique extérieure font intervenir des personnels différents, ce qui augmente le risque d'erreurs et prend également plus de temps. On connaît par ailleurs des éléments de construction du type « monomur » qui sont des blocs parallélépipédiques de terre cuite comportant une pluralité de petits canaux verticaux et qui ont l'avantage d'être à la fois porteurs et thermiquement isolants. Toutefois, les extrémités des canaux des blocs sont fermées par une épaisseur de colle ou de mortier lors de la pose des blocs en rangées superposées, ce qui ne permet pas la mise en oeuvre du procédé décrit dans le document F R2933479-A1. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique au problème de la construction des murs permettant la mise en oeuvre du procédé précité. Elle a pour objet un élément de construction qui est à la fois porteur et thermiquement isolant et qui comporte une lame d'air « intégrée » pour la mise en oeuvre du procédé précité. Elle propose à cet effet des éléments de construction de bâtiments du type à basse consommation d'énergie, ces éléments étant porteurs, monoblocs et thermiquement isolants, caractérisés en ce qu'ils comprennent des canaux internes de circulation d'air, thermiquement isolés des faces externes des éléments et destinés à communiquer avec des canaux internes d'éléments identiques adjacents quand ils sont posés en rangées superposées. Lors de la construction d'un mur, quand les éléments selon l'invention sont posés les uns à côté des autres et les uns sur les autres, l'aménagement de la lame d'air décrite dans le document FR2933479-A1 est réalisé automatiquement grâce à la communication des canaux internes des éléments les uns avec les autres, et la mise en place d'une isolation thermique extérieure n'est plus nécessaire en raison des propriétés d'isolation thermique de ces éléments de construction. De plus, comme la lame d'air décrite dans le document précité est formée d'un grand nombre de canaux internes communiquant entre eux, la surface d'échange entre l'air présent ou circulant dans la lame d'air et le matériau du mur est considérablement augmentée, ce qui se traduit par des performances supérieures de la régulation thermique et hygrométrique dans le bâtiment. En outre, le coût de réalisation d'un mur à lame d'air et isolation thermique extérieure est ramené à celui de la construction d'un mur classique en briques ou en parpaings. Selon d'autres caractéristiques de l'invention et dans différents modes de réalisation de l'invention : - les canaux internes sont parallèles entre eux et horizontaux ou verticaux, - les canaux internes sont formés dans une partie médiane de chaque élément, - en variante, les canaux internes sont formés au voisinage immédiat d'une face interne de chaque élément et sur une partie de l'épaisseur de l'élément, - la partie des éléments qui ne comporte pas les canaux internes de circulation d'air, a une structure alvéolaire ou en nid d'abeille, - les éléments sont réalisés d'une seule pièce en terre cuite, en ciment, en béton cellulaire, en pierre reconstituée, ou en tout autre matériau microporeux approprié, - en variante, chaque élément comporte une couche thermiquement isolante rapportée sur sa face externe, - les éléments comprennent, sur ou au voisinage immédiat de leur face externe, une feuille d'un matériau réfléchissant les rayonnements thermiques, - les éléments ont une forme parallélépipédique et des dimensions de préférence de l'ordre de 30cmx52cmx20cm. L'invention propose aussi des éléments monoblocs de rénovation de bâtiments existants qui comportent des murs extérieurs porteurs et une isolation thermique intérieure, lesdits éléments étant caractérisés en ce qu'ils comprennent des canaux internes de circulation d'air, destinés à communiquer avec des canaux internes d'éléments identiques adjacents et à créer des lames de circulation d'air sur toute la hauteur et la largeur des murs quand ils sont posés en rangées superposées contre l'isolation thermique intérieure d'un bâtiment. Ces éléments sont une version « simplifiée » des éléments de construction décrits dans ce qui précède, la simplification consistant essentiellement à supprimer la partie thermiquement isolante prévue entre la face externe des éléments et leur partie comportant les canaux internes de circulation d'air. Ces éléments « simplifiés » peuvent donc présenter toutes les caractéristiques des éléments de construction décrits en premier lieu, à l'exception de celles relatives à leur isolation thermique. Ils ont par ailleurs une épaisseur et un poids plus faibles. L'invention propose également des murs et des bâtiments du type à basse consommation d'énergie, caractérisés en ce qu'ils comprennent des rangées d'éléments de construction décrits ci-dessus, qui sont agencés et fixés les uns aux autres de sorte que leurs canaux internes communiquent entre eux d'un élément à l'autre et forment des passages de circulation d'air sur sensiblement toute la hauteur et toute la largeur des murs. Ces murs peuvent également comprendre, aux extrémités des passages de circulation d'air, des éléments du type précité, formés avec des orifices ou des collecteurs d'entrée et de sortie d'air. Ces bâtiments peuvent être nouvellement construits avec des éléments selon l'invention ou être des bâtiments préexistants à isolation thermique intérieure, rénovés au moyen des éléments « simplifiés » selon l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails 2 9 899 81 5 et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques de dessus 5 d'éléments de construction selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un angle de deux murs construits avec des éléments selon l'invention ; - les figures 4 à 8 sont des vues schématiques de dessus et de côté, respectivement, de variantes de réalisation d'éléments de 10 construction selon l'invention ; - la figure 9 est une vue schématique en coupe verticale d'un mur à isolation thermique intérieure et d'une paroi interne formée d'éléments de rénovation selon l'invention ; - la figure 10 est une vue schématique en perspective d'un 15 élément de rénovation selon l'invention. Aux figures 1 et 2, on a représenté schématiquement deux éléments de construction 10, 12 selon l'invention, qui sont des blocs parallélépipédiques rectangles ayant une longueur de 52cm, une épaisseur de 30cm et une hauteur de 20cm dans cet exemple de réalisation, et qui 20 sont destinés à être utilisés comme des briques ou des parpaings pour la construction de murs. Les éléments 10, 12 sont réalisés dans un matériau ayant une structure microporeuse à la vapeur d'eau et à l'humidité et imperméable à l'air et à l'eau, tel que de la terre cuite, un béton cellulaire, une pierre 25 reconstituée, etc. Sur une partie de leur épaisseur depuis leur face externe 14, ils ont une structure porteuse et thermiquement isolante 16 à cloisons verticales perpendiculaires entre elles qui délimitent des compartiments remplis d'une matière thermiquement isolante 18 telle par exemple qu'une mousse 30 injectée d'une matière plastique appropriée ou formée par des blocs de matière plastique alvéolaire introduits dans ces compartiments. Sur une autre partie de leur épaisseur depuis leur face interne 20, ils ont une structure pleine 22 qui est séparée de la partie compartimentée 16 par un canal 24 formant une lame d'air qui s'étend sur toute la longueur et toute la hauteur de l'élément et qui comporte au moins un et de préférence plusieurs conduits verticaux de circulation d'air, séparés par des cloisons 26. L'épaisseur de la lame d'air 24 est par exemple de 2 à 3cm et celle de chacune des autres parties 16, 22 est de 13 à 14cm. L'élément 10 de la figure 1 diffère de l'élément 12 de la figure 2 en ce que sa partie pleine 22 s'étend sur toute la longueur de l'élément, tandis que la partie pleine 22 de l'élément 12 s'étend sur une fraction de cette longueur et est prolongée par un compartiment 28 délimité par deux cloisons verticales 30 que l'on casse à la mise en oeuvre de cet élément pour former une entrée ou une sortie d'air de la lame d'air 24. Les éléments 10, 12 sont fabricables par des procédés traditionnels, utilisés notamment pour la production de briques creuses à canaux verticaux. Les éléments 10 sont utilisés pour former des murs porteurs et thermiquement isolants, dans lesquels ils sont posés les uns à côté des autres et les uns sur les autres et fixés entre eux par une couche de colle ou de ciment comme des briques ou des parpaings, de sorte que les lames d'air 24 des éléments d'une rangée communiquent avec les lames d'air 24 des éléments des rangées supérieures et inférieures, sur toute la largeur et sur toute la hauteur des murs. Les éléments 12 sont utilisés dans les rangées des extrémités supérieures et inférieures des murs pour former les entrées et les sorties d'air des lames d'air. Aux angles du bâtiment, comme représenté en figure 3, les murs perpendiculaires sont réunis par des éléments d'angle 32 dont la partie thermiquement isolante 34 sur leur face externe est en L et dont la partie pleine sur leur face interne est séparée de la partie isolante par une lame d'air 36 et comporte un canal vertical 38 de réception d'une armature. Une vue de dessus d'une variante de réalisation 40 d'un élément 10 selon l'invention a été représentée schématiquement en figure 4. Dans cette variante, l'élément 40 comprend une partie compartimentée 46 thermiquement isolante, qui s'étend sur les deux tiers environ de l'épaisseur de l'élément depuis sa face externe et dont les compartiments en losange sont délimités par des cloisons verticales 48 qui se croisent obliquement, et une partie pleine 52 qui s'étend depuis la face interne 42 de l'élément sur un tiers environ de l'épaisseur de l'élément et qui est réunie directement à la partie compartimentée 46, la lame d'air étant formée par une pluralité de petits canaux verticaux 54 s'étendant à travers la partie pleine 52 sur toute la hauteur de l'élément. Les canaux 54 occupent la quasi-totalité de la surface en section horizontale de la partie pleine 52 et peuvent être disposés en rangées et colonnes comme représenté. Ils ont une section quelconque, par exemple circulaire ou polygonale, avec un diamètre ou une dimension transversale de 1 à 2cm dans l'exemple représenté. Quand les éléments 40 sont assemblés pour former un mur, on veille à ce que les extrémités des canaux 54 ne soient pas obstruées par le ciment ou la colle servant à fixer les éléments entre eux. Dans cette réalisation, la surface d'échange entre l'air circulant dans les canaux 54 et le matériau de la partie pleine 52 de l'élément 40 est maximale, ce qui améliore de façon importante les performances de la régulation thermique et hygrométrique dans le bâtiment. La figure 5 est une vue de côté d'une variante de réalisation de l'élément 40 de la figure 4, l'élément 60 de la figure 5 différant de l'élément 40 uniquement en ce que les compartiments 66 en losange de la partie extérieure de l'élément s'étendent horizontalement et non verticalement. Pour le reste, la structure de l'élément 60 est identique à celle de l'élément 40 et l'on voit en figure 5 les canaux internes verticaux 64 de la partie pleine 62 de l'élément 60. On voit aussi que la face inférieure 68 de la partie pleine 62 est surélevée par rapport à la face inférieure de la partie extérieure compartimentée de l'élément, ce qui évite que les extrémités inférieures des canaux 64 soient obstruées par l'élément inférieur, la surélévation de la face inférieure 68 formant avec l'élément inférieur un canal d'alimentation en air des extrémités inférieures des canaux 64. La figure 6 est une vue de côté d'une variante de réalisation 70 de l'élément 60 de la figure 5 et diffère de ce dernier uniquement en ce que les compartiments horizontaux 76 de la partie extérieure de l'élément sont à section carrée et non en losange. Les éléments 80 et 90 représentés en vue de côté aux figures 7 et 8 respectivement sont des variantes de réalisation des éléments 60 et 70 des figures 5 et 6 respectivement et en diffèrent uniquement en ce que les canaux internes 84 et 94 respectivement de la partie pleine des éléments sont horizontaux et non plus verticaux, de sorte que l'air va circuler horizontalement dans les lames d'air formées par ces canaux dans les murs construits avec les éléments 80, 90. Dans une variante de réalisation, l'invention prévoit de placer une feuille ou un film d'une matière réfléchissant les rayonnements thermiques sur la face verticale extérieure des éléments, ou au voisinage de cette face à l'intérieur des éléments, quand ces éléments sont destinés à être utilisés dans des régions à fort ensoleillement, comme représenté schématiquement en 92 en tirets en figure 8. Dans une autre variante, c'est une couche de matière thermiquement isolante qui peut être rapportée et fixée sur une face externe d'éléments formés avec les canaux internes de circulation d'air, par exemple dans le cas des modes de réalisation des figures 5 et 6 où les orientations des canaux internes 64 de circulation d'air et des compartiments 66, 76 sont perpendiculaires. On a représenté dans les figures 9 et 10 une version « simplifiée » des éléments de construction décrits ci-dessus, destinée à la rénovation de bâtiments existants qui comprennent des murs extérieurs à isolation thermique intérieure. Ces éléments de rénovation ne comprennent que la partie des éléments de construction précédemment décrits qui comporte les canaux internes de circulation d'air, la partie thermiquement isolante étant inutile. Le mur 100 de la figure 9 comprend une partie extérieure porteuse 102 en parpaings, en pierres ou en briques creuses par exemple, et une isolation thermique intérieure 104 d'un type classique. Une paroi 106 formée d'éléments de rénovation 108 selon l'invention est montée contre la face interne de l'isolation thermique 104, sur toute la surface de celle-ci. Les éléments de rénovation 108 sont posés en rangées superposées contre l'isolation thermique intérieure 104. Ils comprennent une pluralité de canaux internes 110 parallèles, qui sont verticaux dans l'exemple représenté et qui communiquent entre eux d'une rangée à l'autre en formant le long du mur, à l'intérieur du bâtiment, une lame d'air qui s'étend sur sensiblement toute la hauteur et toute la largeur du mur. Cette lame d'air est isolée de l'extérieur du bâtiment par l'ensemble formé par le mur 102 du bâtiment et son isolation thermique intérieure 104. L'admission et la circulation contrôlées d'air dans les canaux 110 permettent, comme précédemment indiqué, de réguler la température et l'hygrométrie dans le bâtiment par absorption et désorption de vapeur d'eau à travers les éléments de rénovation 108. On peut bien entendu appliquer cette variante de l'invention à des bâtiments dont les murs ne comportent aucune isolation thermique. Il suffit par exemple de poser une isolation thermique sur la face interne des murs puis de créer les lames d'air le long de cette isolation en posant une paroi faite d'éléments de rénovation selon l'invention contre cette isolation, à l'intérieur du bâtiment. REVENDICATIONS1. Elements de construction de bâtiments à basse consommation d'énergie, ces éléments étant porteurs, monoblocs et thermiquement isolants, caractérisés en ce qu'ils comprennent des canaux internes (24, 54, 64, 84, 94) de circulation d'air, thermiquement isolés d'une face externe des éléments et destinés à communiquer avec des canaux internes d'éléments identiques adjacents quand ils sont posés en rangées superposées. 2. Elements selon la revendication 1, caractérisés en ce que leurs canaux internes (24, 54, 64, 84,94) sont parallèles entre eux et horizontaux ou verticaux. 3. Elements selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que les canaux internes (24) sont formés dans une partie médiane de chaque élément. 4. Elements selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que les canaux internes (54, 64, 84,94) sont formés au voisinage immédiat d'une face interne de chaque élément et sur une partie de l'épaisseur de l'élément. 5. Elements selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisés en ce que la partie des éléments qui ne comporte pas les canaux internes de circulation d'air, a une structure alvéolaire (46, 48) ou en nid d'abeille. 6. Elements selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce qu'ils sont réalisés d'une seule pièce en terre cuite, en ciment, en 25 béton cellulaire, en pierre reconstituée, ou en tout autre matériau microporeux approprié. 7. Elements selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisés en ce qu'ils comportent une couche thermiquement isolante rapportée sur leur face externe. 30 8. Elements selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisés en ce qu'ils comprennent, sur ou au voisinage immédiat de leur faceexterne, une feuille (92) d'un matériau réfléchissant les rayonnements thermiques. 9. Elements selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisés en ce qu'ils ont une forme parallélépipédique et des dimensions de l'ordre 5 de 30cmx52cmx20cm. 10. Elements monoblocs (108) de rénovation de bâtiments comportant des murs extérieurs porteurs (102) et une isolation thermique intérieure (104), lesdits éléments étant caractérisés en ce qu'ils comprennent des canaux internes (110) de circulation d'air, destinés à 10 communiquer avec des canaux internes d'éléments identiques (108) adjacents et à créer des lames de circulation d'air sur toute la hauteur et la largeur des murs quand ils sont posés en rangées superposées contre l'isolation thermique intérieure (104) d'un bâtiment. 11. Murs de bâtiments et bâtiments du type à basse 15 consommation d'énergie, caractérisés en ce qu'ils comprennent des rangées d'éléments de construction ou de rénovation (10, 40, 60, 70, 80, 90, 108) selon l'une des revendications précédentes, qui sont agencés et fixés les uns aux autres de sorte que leurs canaux internes (24, 54, 64, 84, 94, 110) communiquent entre eux d'un élément à l'autre et forment des 20 passages de circulation d'air sur sensiblement toute la hauteur et toute la largeur des murs. 12. Murs et bâtiments selon la revendication 11, caractérisés en ce que les murs comprennent, aux extrémités des passages de circulation d'air, des éléments (12) du type précité, formés avec des orifices (28) ou 25 des collecteurs d'entrée et de sortie d'air.