Brevet FR2986547A1 — publié le 20130809

Dispositif destiné à l'isolation thermodynamique d'un bâtiment à vêture et lame d'air La présente invention concerne l'élaboration et la mise en oeuvre de l'isolation thermodynamique. C'est un dispositif de sur-ventilation de l'énergie solaire pariétale captée par augmentation de la ventilation des parois afin d'améliorer le confort estival en augmentant le déphasage thermique en été, et le chauffage en hiver des bâtiments à vêture et lame d'air. Nous recherchons aujourd'hui un confort optimum à l'intérieur des bâtiments. Cette notion inclue à la fois la capacité à chauffer correctement mais aussi à rafraîchir l'habitat lorsque cela est nécessaire. En parallèle, la réglementation thermique préconise des besoins en énergie pour le chauffage ou le rafraîchissement de plus en plus faibles. Le dispositif d'isolation thermodynamique est un principe simple et pourtant ignoré qui permet le rafraîchissement des parois par ventilation forcée, mais aussi le chauffage des bâtiments par récupération des calories de l'air. Actuellement, dans les bâtiments à vêture et lame d'air, la lame d'air se situant derrière la vêture n'a qu'une fonction de ventilation de la vêture, et n'est donc pas prise en compte pour le rafraîchissement ou le chauffage du bâtiment. Seulement le rayonnement solaire (en été comme en hiver), qui irradie les façades et les toitures des bâtiments, chauffe cette lame d'air et produit ainsi une source de chaleur. Celle-ci pose un problème de surchauffe en saison estivale et elle est un apport immédiat de chaleur ignoré en période hivernale. L'isolation thermodynamique propose de récupérer cette énergie solaire pariétale captée, soit pour rafraîchir, soit pour les besoins en chauffage des bâtiments, ou les deux, en fonction des saisons. Ce dispositif permet des économies tant au niveau des quantités de matériaux utilisés pour l'isolation, les épaisseurs pour arriver au même résultat pourront être réduites, qu'au niveau de la qualité de ces matériaux qui n'auront plus besoin d'être issus de matières nobles telles que le liège ou la laine de bois très dense, par exemple. - Conditions préalables : La première étape consiste à réaliser un volume étanche entre le bâtiment et les vêtures en parois et en toiture. Pour le volume habité chauffé - Figure 1 - point A, nous utilisons un pare-vapeur ou un frein-vapeur et de l'adhésif adapté pour joindre les lés entre eux. Il faut ensuite réaliser l'enveloppe externe du bâtiment - Figures 1 et 2 - point B, avec un pare-pluie côté mur, et en créant une continuité avec l'écran de sous toiture de telle sorte que l'air circulant dans « la cheminée thermique » - Figures 1 et 2 - point C, ne provienne exclusivement que de la partie basse du mur - Figure 1 - point D. Pour cela, une membrane, qui pourra être de type pare-pluie, vient fermer les joints de la vêture qui laissent passer l'air, en continu ou en points singuliers, suivant le type de vêture - Figure 2. Ces deux étapes doivent être réalisées parfaitement pour assurer un fonctionnement optimal du dispositif d'isolation thermodynamique. - Descriptif détaillé du dispositif : L'air froid pénètre en partie basse du mur au travers de la grille anti-rongeur - Figure 1 point D, sur la totalité de la périphérie du bâtiment. Le transfert de chaleur s'effectue alors de plusieurs manières (le mur étant correctement isolé, les échanges entre le volume chauffé et la lame d'air par conduction sont donc très faibles). Tout d'abord, le rayonnement solaire arrive directement sur la vêture et réchauffe celle-ci. Il y a aussi un phénomène de conduction au travers du matériau composant la vêture. Et enfin, il y a échange de chaleur par convection entre la vêture et l'air contenu dans la cheminée thermique - Figures 1 et 2 - points B et C. C'est au cours de ce dernier échange par convection que l'air se charge le plus en énergie. L'air récupère les calories sur toute la hauteur des murs et par différence de densité, se dirige vers la toiture. La sur-ventilation du procédé d'isolation thermodynamique permet d'accélérer le processus d'évacuation, donc augmente le déphasage thermique en période d'été. Cet air circule au travers de la grille d'isolation thermodynamique auto-réglable Figures 1, 3, 4, 5, 6, et 7 point E. Cette grille est un élément primordial innovant puisqu'elle permet la régulation du débit d'air en fonction de la température, voire également de l'hygrométrie, sur les différentes façades du bâtiment, afin d'optimiser l'extraction de chaleur. Le dispositif se différencie à ce niveau suivant que la charpente soit prévue avec des combles perdus ou des combles aménagés et isolés. Dans le cas de combles non aménageables - Figure 3, l'air réchauffé circule naturellement au dessus de l'isolant. Pour les cas de charpente traditionnelle ou de caissons isolés, sur combles aménagés - Figure 4, il faut au préalable clouer des demi-liteaux sur les chevrons, pour ensuite agrafer l'écran de sous toiture et ainsi créer une lame d'air. Les pignons nécessitent un traitement particulier suivant les différents cas de charpente, pour assurer le passage de l'air réchauffé vers le conduit d'extraction : - Figure 5. Les échanges de chaleur décrits ci-dessus s'effectuent également le long de la toiture. L'air se réchauffe alors une nouvelle fois au contact avec cette paroi. Cet air qui a circulé le long des parois du bâtiment arrive au conduit d'extraction de toiture, par un effet de cheminée, avec possibilité, le cas échéant, de dérivation avec le conduit de la Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) double flux. Pour un complément de la régulation du rafraîchissement des parois en période estivale, il suffit de placer au niveau du conduit d'extraction en toiture - Figure 1 - point F, un ventilateur, commandé par un thermostat. Ce dispositif permet de réguler le débit d'extraction en fonction du confort souhaité dans le bâtiment. Ceci concerne uniquement la ventilation des parois pour permettre le rafraîchissement estival des bâtiments. Pour la récupération des calories contenues dans l'air pour le chauffage des bâtiments, il faut mettre en place un raccord, muni d'un clapet motorisé commandé par thermostat, sur le conduit d'arrivée à une VMC double flux - Figure 1 - point G. L'intérêt étant d'amener un air préchauffé pour ventiler le bâtiment en saison hivernale et/ ou pour un chauffe-eau thermodynamique pour l'eau chaude sanitaire. REVENDICATIONS1. Dispositif pour l'isolation thermodynamique des bâtiments caractérisé par la récupération de l'énergie solaire pariétale derrière la vêture et par la sur-ventilation des parois par un extracteur afin d'améliorer le confort estival en augmentant le déphasage thermique en été, et le chauffage en hiver par raccord sur une Ventilation Mécanique Contrôlée Double Flux des bâtiments à vêture et lame d'air. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par une enveloppe du volume chauffé (pare-vapeur) et une enveloppe extérieure (pare-pluie) complètement étanches à l'air, ouverte seulement pour la deuxième en partie basse des murs et en partie haute de la toiture. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le volume d'air créé qui par le transfert de chaleur au travers de la vêture et du pare-pluie est réchauffé puis évacué par l'extracteur en partie haute de la toiture par effet de cheminée. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé par la grille d'isolation thermodynamique auto réglable, qui permet la régulation du débit d'air, en fonction de la température et voire de l'hygrométrie de l'air chauffé sur les différentes parois du bâtiment. 5. Dispositif suivant les revendications 2, 3 et 4 caractérisé par la diffusion de l'air chauffé vers l'extérieur en saison estivale par l'intermédiaire d'une bouche d'extraction comprenant un ventilateur, commandé par un thermostat. 6. Dispositif suivant les revendications 2, 3 et 4 caractérisé par le raccordement avec un clapet motorisé commandé par thermostat, sur une Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) double flux, et éventuellement un chauffe-eau thermodynamique pour la récupération des calories contenues dans l'air chauffé. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par son application à l'isolation thermodynamique des bâtiments.