Brevet FR3001476A1 — publié le 20140801

- 1 - 1/ Domaine technique de l'invention Les attentes des usagers d'un bâtiment sont multiples concernant le confort thermique : ce bâtiment doit être bien isolé thermiquement afin d'être sobre en consommation énergétique. Si possible, une masse thermique conséquente doit être préservée à l'intérieur du bâtiment afin d'éviter les pics de chaleur en été à l'intérieur du bâtiment, et afin de restituer un peu de l'énergie accumulée en période de chauffe en hiver. Cela est vrai tant pour des bâtiments neufs que des bâtiments à rénover. Cette invention s'inscrit dans cette démarche : isoler un bâtiment tout en lui conservant une masse thermique capable de réduire les pics de montée en température du 10 bâtiment en été ou les pics de froid en hiver, pour le plus grand confort de ses occupants. Cette approche peut être combinée avec d'autres travaux tels que la mise en place d'un trottoir périphérique, ou la construction de petits hangars, de véranda ou de petites zônes de stockage le long d'un bâtiment. Le bâtiment peut être une maison d'habitation, un immeuble, une école, un 15 bâtiment à usage de bureau, ou tout autre type de bâtiment. 2/ Etat de la technique antérieure Pour les bâtiments neufs, deux types de solutions d'isolation sont généralement préconisées : soit isoler le bâtiment par l'extérieur, en l'enveloppant complètement par une 20 membrane isolante, y compris la partie basse du bâtiment (comme le plancher). Mais en été, les masses thermiques contenues à l'intérieur de cette enveloppe thermique (c'est-à-dire les murs intérieurs et le mobilier intérieur) peuvent ne pas être suffisants pour empêcher, par leur inertie thermique, la température de monter à l'intérieur du bâtiment suite à de fortes chaleurs, ce qui peut conduire à installer un système de climatisation qui 25 est consommateur d'énergie et source de dépenses. Ainsi, les solutions actuellement utilisées pour des bâtiments neufs prennent bien en compte le volet isolation, mais pas le volet masse et inertie thermique. Pour les bâtiments anciens, une solution consiste à isoler le bâtiment par l'intérieur, ce qui a l'inconvénient de toujours laisser des ponts thermiques entre l'extérieur et 30 l'intérieur du bâtiment (par exemple, des ponts passant du mur extérieur et du terrain extérieur vers les fondations, puis passant sous le bâtiment et enfin vers les planchers et vers l'intérieur du bâtiment. Pour les bâtiments anciens, une autre solution est d'effectuer une isolation par l'extérieur, mais celle-ci descent rarement au niveau des fondations, et elles ne refont pas 35 l'isolation du plancher, ce qui laisse un pont thermique passant du terrain extérieur vers les - 2 - fondations puis sous le bâtiment et dans les murs porteurs, et enfin vers les planchers et l'intérieur du bâtiment. Ainsi, les solutions actuelles pour les bâtiments anciens ne couvrent pas parfaitement le volet isolation. D'autre part, certains travaux sont entrepris autour d'un bâtiment pour apporter 5 certaines fonctionnalités : construire un trottoir périphérique afin de marcher autour du bâtiment à pied sec, ou pour construire certains petits locaux tels que des abris pour stocker du bois, pour mettre un vélo, poser des bacs de fleurs, construire une véranda ou toute autre ajout périphérique au bâtiment. Ces travaux ne sont généralement pas conçus comme pouvant contribuer à l'isolation du bâtiment; notre système permet de rendre ces deux 10 approches compatibles. 2'/ Description des figures Figure 1: structure d'un bâtiment et des fuites thermiques associées La figure de gauche est une coupe montrant les éléments principaux de l'enveloppe d'un bâtiment (Bt) : ses fondations (FD), son plancher inférieur (PL), ses murs 15 périphériques (Mp), son toit (Tt). Est également représenté la bande de terrain entourant le bâtiment (SE: Surface extérieure du terrain, SSP : sous-sol en périphérie du bâtiment) qui constitue une source de froid en hiver et de chaleur en été (voir plus loin). La figure de droite représente, par des flèches, le froid apporté en hiver par l'atmosphère extérieure au bâtiment. Ces flèches vont du plus froid vers le plus chaud. Les 20 flèches en haut du bâtiment montrent le froid passant à travers le toit (Tt), les flèches horizontales montrent le froid passant à travers le mur extérieur de la maison (Mp) ; ce mur étant lui-même un diffuseur de froid. Les autres flèches qui passent par le sous-sol (SE) montrent le froid qui vient de l'atmosphère, et qui passe par le terrain en périphérie du bâtiment (SSP), puis qui passe sous le bâtiment ainsi que par les fondations, et enfin, qui 25 traverse le plancher du bâtiment (PL). Ces figures sont symboliques, leur propos étant de faire comprendre l'objet de cette invention. En été, lorsque la température exérieure est supérieure à la température intérieure au bâtiment, les mêmes flèches peuvent symboliser le transfert de chaleur de l'extérieur 30 vers l'intérieur du bâtiment. Figure 2 : bâtiment isolé par l'extérieur sans /et avec notre système La figure de gauche montre un bâtiment dont le toit a été isolé, et dont les murs périphériques ont été isolés par l'extérieur. Les flèches indiquent la propagation du 35 froid lorsqu'on est en hiver et que la température extérieure est plus faible que la - 3 - température intérieure au bâtiment. On voit que la propagation du froid a été stoppée au niveau du toit et des murs périphériques. Par contre, le froid passe toujours par le sous-sol qui est en périphérie du bâtiment, puis par les fondations et aussi en-dessous des fondations, puis par le sol situé sous le plancher, puis à travers le plancher dans le 5 bâtiment. La figure de droite indique comment, en complétant l'isolation extérieure de la figure de gauche par une isolation utilisant notre système, on bloque l'apport de froid passant par le sous-sol en périphérie du bâtiment ; on bloque également le froid transmis à la partie inférieure du mur, ce qui affaibli sa transmission vers les fondations Enfin, il reste 10 très peu de froid propagé dans le sol sous le bâtiment, puis à travers le plancher. Toujours sur la figure de droite, on voit que le sol situé sous le bâtiment ainsi qu'en périphérie immédiate du bâtiment est isolé de l'extérieur par le système, mais il reste thermiquement en contact avec les fondations et avec le plancher. Il forme ainsi une masse thermique (zone notée Mth) connectée à l'intérieur du bâtiment, masse qui contribuera à 15 assurer une inertie thermique, empêchant les grosses fluctuations de température en été ainsi qu'en hiver à l'intérieur du bâtiment. En été, lorsque la température exérieure est supérieure à la température intérieure au bâtiment, les mêmes flèches peuvent symboliser le transfert de chaleur de l'extérieur vers l'intérieur du bâtiment. 20 Figure 3 : bâtiment isolé par l'extérieur sans /et avec notre système La figure de gauche montre un bâtiment dont le toit a été isolé, et dont les murs périphériques ont été isolés par l'intérieur. Les flèches indiquent que la propagation du froid a été stoppée au niveau du toit et des murs périphériques. Par contre, le froid passe 25 toujours par le sous-sol qui est en périphérie du bâtiment, puis par les fondations et aussi en-dessous des fondations, le mur extérieur lui-même conduit le froid vers les fondations, puis ce froid passe par le sol situé sous le plancher, puis à travers le plancher dans le bâtiment. La figure de droite indique comment, en complétant l'isolation extérieure de la 30 figure de gauche par une isolation utilisant notre système, on bloque l'apport de froid passant par le sous-sol en périphérie du bâtiment. Sur la figure de droite, on voit que le sol situé sous le bâtiment ainsi qu'en périphérie immédiate du bâtiment est isolé de l'extérieur par notre système. Il forme ainsi une masse thermique (zone notée Mth) qui contribuera à assurer une inertie thermique, 35 empêchant les grosses fluctuations de température en été ainsi qu'en hiver. - 4 - En été, lorsque la température exérieure est supérieure à la température intérieure au bâtiment, les mêmes flèches peuvent symboliser le transfert de chaleur de l'extérieur vers l'intérieur du bâtiment. Figure 4: exemple de réalisation des éléments de notre système La figure montre un exemple de formes et de dimensions des éléments de base constituant le système. L'élément (A) est destiné à être placé verticalement et à couvrir le bas du mur extérieur d'un bâtiment. L'élément (G) occupe la même place verticale, mais au iveaux des angles convexes ou concaves du bâtiment. L'élément (B) est destiné à être placé horizontalement sur le sol situé en périphérie du bâtiment. L'élément (J) occupe le même type de place, mais au niveau des angles concaves ou convexes du bâtiment. L'élément (C) est destiné à être placé verticalement à l'intérieur du sol. Les profiles nommés « A-B » et « B-C » permettent aux éléments (A) et (B), et aux éléments (B) et (C) de s'emboiter les uns dans les autres. Les profiles « A-A », « B-B » et « C-C » permettent à deux éléments identiques et adjaçants de s'emboiter les uns dans les autres. Leur forme peut être différente, l'important étant qu'ils assurent le maintient des pièces entre elles et qu'ils évitent de créer des fuites thermiques entre les divers éléments. Les dimensions AL, AH et AE représentent respectivement la longueur, la hauteur et l'épaisseur d'un élément (A). Les dimensions BL, BH et BE représentent respectivement la longueur, la hauteur et l'épaisseur d'un élément (B). Les dimensions GL et GE représentent respectivement la longueur et l'épaisseur d'un élément (G). Les dimensions JL et JE représentent respectivement la longueur et l'épaisseur d'un élément (J). Ces dimensions sont données à titre d'exemple, et peuvent varier selon le type de bâtiment et selon le climat. Figure 5: exemple de mise en place du système en rénovation de maison La première figure montre la mise en place des éléments du système dans le cadre de la rénovation d'une maison. Les éléments (A), (B), (C), (G) et (J) sont positionnés autour de la maison à rénover. La seconde figure montre comment le système, dont le but premier est l'isolation thermique, s'intègre avec d'autres attentes concernant la rénovation. Il est compatible avec la construction d'un abri ouvert (Abo) ou fermé (Abf), avec la mise en place d'un trottoit périphérique (Tro) ou d'une terrasse (Ter), il peut se conjuguer avec la création de bacs à fleurs (Ba) ou avec la construction d'une véranda (Ve). Pe représente une pelouse.35 -5-- 3/ Exposé de l'invention L'invention consiste en une structure modulaire formée d'une part de 3 éléments isolants types (A), (B) et (C) entourant la partie basse d'un bâtiment (voir la figure 4), et de deux éléments (G) et (J) d'autre part permettent d'assurer respectivement la continuité des éléments (A) et (B) au niveau des angles du bâtiment. Cet ensemble à base de 5 éléments a une forme de « 4 » ou de « h ». Les éléments haut (A) et (G) longent le mur verticalement côté extérieur, et s'arrêtent au niveau du sol (ou légèrement plus bas pour descendre jusqu'aux fondations) afin d'isoler la partie basse du mur extérieur. Les éléments (B) et (J) sont disposés horizontalement afin d'isoler la bande de terrain située autour du bâtiment; cets élements doivent être capables de supporter, selon l'usage recherché, un trottoir, des cailloux, de la terre, des personnes, des véhicules ou tout autre revêtement et tout autre type de circulation. L'élément (C) est disposé verticalement afin de compléter l'isolation. Ces 5 éléments (A), (B), (C), (G) et (J) sont assemblés les uns aux autres afm d'assurer une continuité de l'isolation ; les profilés disposés sur les surfaces en contact entre elles contribuent à tenir les éléments assemblés entre eux. Dans le cas d'une isolation complète par l'extérieur, l'élément (A) est constitué par l'isolation extérieure existante qui couvre l'ensemble du mur ; il n'a pas à être mis en double. La constitution de l'isolant peut varier selon la région, selon la rigueur du climat, selon l'humidité, ou selon toute autre considération. Par exemple, le haut de la partie (A), moins soumis à l'humidité, peut être constitué de laine de roche, alors que le bas de la partie (A) sera, par exemple, constitué de polyuréthane insensible à l'humidité. La partie (A) peut également avoir une structure plus complexe : en plus d'une partie isolante, elle peut intégrer des bacs de fleurs, des structures pour ranger un vélo ou du bois de chauffage ou des bonbonnes de gaz, elle peut aussi se marier avec un abri permettant de cacher des poubelles. La partie (B) doit être capable de supporter un poids qui peut être variable selon l'usage souhaité (supporter un revêtement formé de gravillon ou un revêtement en béton, supporter le passage de piétons ou de véhicules, recouvrir de la terre ou du sâble ou des canalisations diverses), la partie (C) qui est enterrée doit être imputrécible. La forme des parties (A), (B) et (C) peut varier. Typiquement, leur section est rectangulaire, le petit côté de ce rectangle correspondant à l'épaisseur de l'isolation. Mais la partie (A) pourrait aussi être moins épaisse en haut, et plus épaisse au bas. Les zones de contact entre les parties (A) et (B), entre les parties (B) et (C), et entre deux parties de même type (A) (A), (B) (B) ou (C) (C) ont un profile particulier afin de pouvoir les emboiter entre elles, et elles peuvent avoir un profil et un recouvrement permettant à cet assemblage de rester isolant même si le bâtiment ou le terrain bougent légèrement au cours du temps. - 6 - Leur profil et leur assemblage peut être étudié de façon à ce que du liquide tel que l'eau de pluie s'écoule du côté terrain plutôt que du côté bâtiment. Les surfaces peuvent être lisses ou avec un relief, si cela permet d'accueillir plus facilement un revêtement (par exemple, la partie (B) pourra être structurée de façon à accueillir soit des cailloux, soit une petite bande de terre, soit une dalle de béton, ou tout revêtement adapté au contexte). Cette approche permet d'isoler thermiquement une masse de terrain située autour du bâtiment ainsi que la masse de terrain située sous le bâtiment. Cela présente quatre avantages : le premier avantage est, grâce à la masse thermique située sous le bâtiment, de limiter les fluctuations thermiques à l'intérieur du bâtiment lors des pics de chaleur externes au bâtiment en été, ou lors des pics de froids en hiver ; le second avantage est l'isolation thermique qu'elle procure au bâtiment, le troisième est qu'elle permet d'éloigner l'eau de pluie des fondations de la bâtiment, le quatrième est que cette solution est compatible avec des travaux cherchant à aménager l'entourage immédiat du bâtiment pour d'autres fonctionnalités (établir un trottoir autour du bâtiment, ou chercher à construire des petites annexes autour de la bâtiment comme des abris à bois ou à vélo, des bacs à fleur, des composteurs, des conduits périphériques). 5/ Exposé détaillé d'au-moins un mode de réalisation de l'invention (structure des pièces, composition, fonctionnement) Les figures (5) montrent une application possible parmi d'autres du système dans le cadre de la rénovation d'une maison mal isolée. Les blocs (A), (B), (C), (G) et (J) sont réalisés en polyuréthane. La figure supérieure montre la pose des éléments autour de la maison, après avoir creusé le sol. La figure inférieure montre la maison rénovée après pose d'un trottoir périphérique, d'une terrasse, d'un abri, de bacs à fleur, d'une véranda. 6/ indication de la manière dont l'invention est susceptible d'application industrielles : De nombreuses maisons ou bâtiments devront être rénovés dans les 10 prochaines années afin de limiter leur déperdition d'énergie. Le nombre de maison mal isolées en France est de l'ordre de plusieurs millions. Le dispositif décrit par ce brevet permet de réaliser cette isolation par l'extérieur. Ce dispositif est compatible avec la réalisation d'un « trottoir » autour du bâtiment. Des éléments tels que des bacs pour végétation peuvent être apposés contres les blocs (A), ou de petits locaux tels que des abris pour bois de chauffage ou des abris pour des vélos ou tout autre type d'abris.35 -7--. 7/ Ajouts : Ce dispositif permet d'assurer une continuité mécanique et une continuité d'isolation, et dont la résistance au poids ou à l'humidité ou au gel ou aux racines de la végétation est adaptée à l'usage, Les blocs (A) et (G) de ce dispositif, tels que décrits dans la figure 4, ont une taille variable afin de couvrir l'ensemble du mur extérieur, si l'isolation de ce mur est inexistante, ou ils peuvent être omis si le mur est déjà isolé par l'extérieur, La partie (C) est omise si les simulations thermiques la jugent inutile, Chacune des parties du dispositif est découpée ou évidée afin de permettre l'accès à 10 des dispositifs qu'ils recouvrent ou protègent, ou afin de passer des fils ou tuyaux ou tout autre dispositif le long de ces blocs (A) (B) (C) ou à travers ces blocs, Le dispositif décrit par ce brevet est associable à d'autres dispositifs en périphérie du bâtiment tels que des petites zones de stockage de bois ou de tout autre matière, ou tels que des garages à vélo, des bacs permettant de faire croitre des fleurs ou des végétaux, des 15 terrasses, des vérandas, comme explicité par la figure 5. Le dispositif décrit par ce brevet est associable à d'autres dispositifs en périphérie d'un bâtiment tels que des dispositifs sous terre de traitement ou de stockage de l'eau de pluie, des eaux usées ou autres déchets produits dans les bâtiments. Les panneaux A, B, C, J ou G sont constitués d'un seul panneau ou de plusieurs 20 panneaux superposés ou entrecroisés. REVENDICATIONS1/ Dispositif d'isolation de bâtiment en forme de « 4 » ou de « h » couvrant de façon continue premièrement la partie verticale inférieure du bâtiment grâce à un bloc isolant (A) de forme parallélépipédique rectangle ou de forme approchante et grâce à un bloc (G) utilisé dans les angles, tels que décrits dans la figure 4, possédant des bords usinés pour qu'ils puissent s'emboiter aisément avec les autres blocs verticaux (A) ou (G) et avec les blocs (B) ou (J) décrits ci-après, assurant ainsi une continuité mécanique et une continuité d'isolation, possédant une surface adaptée aux revêtements prévus décoratifs ou utilitaires, et dont la résistance aux chocs ou à l'humidité ou au gel est adaptée à l'usage, deuxièmement le sol jouxtant le bâtiment grâce à un bloc isolant (B) de forme parallélépipédique rectangle ou de forme approchante et grâce à un bloc (J) utilisé dans les angles, possédant des bords usinés pour qu'ils puissent s'emboiter aisément avec les autres blocs horizontaux (B) ou (J), ainsi qu'avec les blocs (A) et (G) décrits précédemment, ainsi qu'avec les blocs (C) décrits ci-après, assurant ainsi une continuité mécanique et une continuité d'isolation, possédant une surface adaptée aux revêtements prévus décoratifs ou utilitaires, et dont la résistance aux chocs ou au poids ou à l'humidité ou au gel est adaptée à l'usage, troisièmement une tranchée grâce à un bloc isolant (C) de parallélépipédique rectangle ou toute autre type de section adaptée à cette fonction, possédant des bords usinés pour qu'il puisse s'emboiter aisément avec les autres blocs verticaux (C) ou avec les blocs horizontaux (B) et (J) décrits précédement, assurant ainsi une continuité mécanique et une continuité d'isolation, et dont la résistance au poids ou à l'humidité ou au gel ou aux racines de la végétation est adaptée à l'usage, 2/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les blocs (A) et (G) ont une taille variable afin de couvrir l'ensemble du mur extérieur, si l'isolation de ce mur est inexistante, ou ils peuvent être omis si le mur est déjà isolé par l'extérieur, 3/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie (C) est omise si les simulations thermiques la jugent inutile, 4/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en 30 ce que chacune des parties est découpée ou évidée afin de permettre l'accès à des dispositifs qu'ils recouvrent ou protègent, ou afin de passer des fils ou tuyaux ou tout autre dispositif le long de ces blocs (A) (B) (C) ou à travers ces blocs, 5 / Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il s'associe à d'autres dispositifs en périphérie du bâtiment tels que des petites zones 35 de stockage de bois ou de tout autre matière, ou tels que des garages à vélo, des bacs permettant de faire croitre des fleurs ou des végétaux, des terrasses, des vérandas.-9- 6 / Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il s'associe à d'autres dispositifs en périphérie d'un bâtiment tels que des dispositifs sous terre de traitement ou de stockage de l'eau de pluie, des eaux usées ou autres déchets produits dans les bâtiments. 7 / Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chacun des panneaux A, B, C, J ou G sont constitués d'un seul panneau ou de plusieurs panneaux superposés ou entrecroisés.