Brevet FR3054847A1 — publié le 20180209

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE DOUBLAGE MULTI-PERFORMANT À INERTIE THERMIQUE PÉRIPHÉRIQUE INTÉRIEURE, POUR LA CONSTRUCTION DE BÂTIMENT EN OSSATURE BOIS La présente invention concerne un procédé et un dispositif de doublage intérieur à inertie thermique pour les constructions de bâtiments en ossature bois. Elle s'applique, en particulier, à la construction neuve de maisons individuelles, de bâtiments industriels ou commerciaux, ou d'immeubles, d'habitation ou de bureaux. On connait de nombreuses méthodes traditionnelles de constructions, notamment basées sur des murs de béton, de briques, de parpaings ou de pierres qui sont isolées par l'intérieur. Or l'isolation intérieure a pour seul rôle de limiter les déperditions, ces méthodes n'assurent pas, en elles-mêmes, ni une régulation thermique, ni un stockage de l'énergie dépensée à chauffer ou à refroidir l'intérieur du bâtiment. On prévoit donc, généralement, un chauffage permanent en hiver et un rafraîchissement permanent en période de forte chaleur pour palier à ce problème, par exemple des serpentins dans le sol chauffants et rafraîchissants ou une pompe à chaleur/climatisation générale réversible. Ces méthodes de construction ont le défaut de gaspiller de l'énergie car il faut compenser le fait qu'en hiver elles refroidissent l'enveloppe du bâtiment et qu'en été elles la surchauffe. On connait aussi la méthode traditionnelle de construction à ossature bois, qui ne comporte que de l'isolation dans le mur et parfois un supplément d'isolation par l'extérieur et aussi par l'intérieur. Un bâtiment en ossature bois se chauffe rapidement mais se refroidit aussi rapidement. L'isolation ayant pour seule capacité de limiter les déperditions, cette méthode n'assure pas, en elle-même, ni une régulation thermique ni un stockage de l'énergie dépensée à chauffer ou à refroidir l'intérieur du bâtiment. C'est la raison pour laquelle les régions du Sud ont le pourcentage le plus bas de construction à ossature bois. On prévoit donc, généralement, un chauffage permanent en hiver et un rafraîchissement permanent en période de forte chaleur pour palier à ce problème, par exemple des serpentins dans le sol chauffants et rafraîchissants ou une pompe à chaleur/climatisation générale réversible. La présente invention vise à pallier ces inconvénients, et propose un procédé aux multiples performances. 3054847 2 A cet effet, selon le premier aspect, la présente invention vise à créer de l'inertie thermique au seul endroit où elle est efficace à savoir à l'intérieur des murs périphériques du bâtiment. Toutes les autres tentatives de positionner un matériau à inertie thermique sur les murs périphériques d'une ossature bois soit détériorent l'ossature en bloquant les inhérentes variations du bois soit détériorent le matériau 5 inertiel, comme par exemple du béton cellulaire non armé et pas assez lourd. La présente invention vise à créer un dispositif d'une excellente inertie thermique sur les murs périphériques d'un bâtiment, composé d'un mur périphérique en ossature bois structurel et porteur et, posé sur un rupteur de pont thermique et phonique (17), des dalles (18) en béton cellulaire autoclave lourd et armé (19) fixées 10 mécaniquement sur les montants de ladite ossature bois porteuse, en position de doublage intérieur de ces murs périphériques. On observe que ces dalles sont utilisées, dans de larges épaisseurs, comme matériaux de remplissage entre des poteaux-poutres structurels en béton de ciment pour réaliser des maisons. On observe aussi que ces dalles, dans des petites 15 épaisseurs, sont utilisées comme mur pare-feu à l'intérieur de tunnels routiers ou ferroviaires. Au contraire, conformément à la présente invention, ces dalles en béton cellulaire autoclave lourd et armé sont utilisées en doublage intérieur inertiel d'un bâtiment à ossature bois porteuse. 20 Cette invention a pour objet de faire bénéficier les occupants du bâtiment des excellentes propriétés d'absorption, de stockage et de restitution thermique qu'offrent les dalles (18) en béton cellulaire autoclave lourd armé (19). En hiver ce doublage capture et emmagasine les calories générées par l'ensoleillement, pour les restituer gratuitement pendant la nuit, par rayonnement. De même en été, ce 25 doublage emmagasine les frigories de la fraîcheur des nuits d'été pour les restituer gratuitement par rayonnement pendant la journée. Ce doublage génère ainsi de fortes économies d'énergies tant sur la prestation de chauffage en période froide que sur celle du rafraichissement en période de forte chaleur. Ce doublage travaille en binôme avec l'isolation par l'extérieur (14) contenue dans l'ossature bois et le rupteur 30 de pont thermique (17) qui l'isole de la dalle de sol. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, comporte la pose d'un rupteur de pont thermique et phonique (17) entre le premier rang de dalles du doublage et la dalle de sol (11). 3054847 Ce rupteur thermique spécial, peut supporter ce lourd doublage pesant plusieurs dizaines de tonnes au m2. Ce rupteur thermique a un rôle prépondérant pour permettre au doublage d'effectuer pleinement son rôle d'inertie thermique en stockant, la chaleur en hiver sans être contrecarré par la froideur extérieure accumulée par la dalle de sol et, de même, en stockant la fraîcheur nocturne, en été, 5 sans être freiné par la chaleur extérieure accumulée par la dalle de sol. Ce doublage, de la présente invention, offre, en plus, une stabilité de la température intérieure grâce à sa grande capacité d'amortissement thermique. Ce doublage rend ainsi le confort intérieur peu sensible aux ouvertures d'une porte, hiver comme été, par sa grande capacité d'absorption des variations thermiques. 10 Ce doublage intérieur constitué par les dalles (18) en béton cellulaire autoclave lourd et armé (19) apporte une excellente diminution acoustique aux murs à ossature bois, offrant ainsi aux occupants une isolation phonique supérieure aux constructions traditionnelles. Grâce au rupteur (17) il empêche aussi les ondes sonores de choc sur la dalle de sol (11) de se propager dans le doublage armé. 15 Le doublage intérieur constitué par les dalles (18) en béton cellulaire autoclave lourd et armé (19) apporte une très grande protection au feu qu'aucune construction à isolation par l'intérieur ne peut offrir. En effet ce doublage est : ininflammable et incombustible, isolant thermique, sans dégagement de gaz nocifs, insensible aux influences de température, sans déformation du matériau et sans 20 apparition de fumées. La qualité écologique de ce doublage affiche un indice d'air intérieur A+, ce qui permet de le promouvoir dans les lieux où cette qualité est nécessaire, comme par exemple les crèches. Outre les qualités énoncées ci-dessus, le dispositif objet de la présente 25 invention utilise des matériaux à faible impact environnemental : le bois (12) pour la structure porteuse, l'isolant (14) préférentiellement en fibres naturelles et le béton cellulaire lourd autoclave (18) pour le doublage intérieur qui est constitué à base de chaux naturelle, de sable et d'eau. Tous ces matériaux sont recyclables et ne génèrent sur chantier aucun déchet 30 ni aucune pollution grâce à leurs fabrications aux dimensions du plan, en atelier ou en usine. Le dispositif objet de la présente invention permet à la construction de revêtir tous les types de bardage validés sur les constructions à ossature bois. 3054847 4 Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d'inertie périphérique intérieur de bâtiment, qui comporte une étape de construction d'une ossature porteuse en bois sur la périphérie du premier niveau du bâtiment (12,13,14,15,16), fixée sur la dalle de sol (11), d'une étape de pose du rupteur de pont thermique (17) côté intérieur des murs de façade déjà positionnés et fixées à la 5 dalle de sol, puis une étape d'empilement des dalles (18) qui s'emboîtent en tenon-mortaise, prédécoupées en béton cellulaire autoclave lourd et armé (19) côté intérieur des murs de façade où chaque dalle est fixée mécaniquement, en partie supérieure, par une équerre spécifique (31) sur ladite ossature porteuse en bois. Pour chaque niveau du bâtiment les trois étapes se renouvellent, si le plancher est 10 en bois la deuxième étape n'est pas indispensable. Selon un troisième aspect, la présente invention vise une fixation (22), détaillée en figure 2, entre les dalles (18) et les montants des façades en ossature porteuse en bois (12) qui supportent les inhérentes variations du bois, garantissant ainsi la durabilité dans le temps à la fois de la structure porteuse en bois, et du 15 maintien de l'étanchéité à l'air du pare-vapeur. Le nombre d'équerres par dalle varie suivant les résultats de l'étude sismique et de l'épaisseur des montants de l'ossature bois des façades. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé de doublage de mur de façade étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente 20 invention, tels que succinctement exposés ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 représente, en perspective et en éclaté, le dispositif objet de la 25 présente invention, - La figure 2 représente, en perspective, la fixation spécifique du doublage, objet de la présente invention, sur les montants des ossatures bois, - La figure 3 représente, sous forme de logigramme, les étapes mises en oeuvre pour la réalisation du procédé objet de la présente invention. 30 On observe, en figure 1, un pan de mur de façade en ossature bois porteuse positionnée et fixé sur le bord extérieur de la dalle de sol, avec son doublage intérieur inertiel comportant : - La dalle de sol en (11). 3054847 - Un pan de mur de façade en ossature porteuse en bois fixé sur la dalle de sol, composé : - de montants verticaux et horizontaux (12), - de son contreventement (13) de l'ossature bois, - de l'isolant entre les montants, préférentiellement en fibres naturelles (14), 5 - du pare-vapeur (15) avec son retour, sur la dalle de sol, coté intérieur (16) pour assurer l'étanchéité à l'air de la construction à ossature bois - Le rupteur de pont thermique et phonique spécial (17), élément de la présente invention, posé sur le retour du pare vapeur, qui offre la capacité particulière de supporter le lourd doublage intérieur à inertie thermique. 10 - Les dalles du doublage inertiel (18), en béton cellulaire autoclave lourd montrant son armature en nez de dalle (19), positionnées du côté intérieur du mur de façade par rapport à l'ossature bois. - La dalle supérieure (20) présentée dans cet exemple avec une hauteur différente des autres dalles, illustrant ainsi que les dalles sont dimensionnées en 15 longueur comme en hauteur aux dimensions du plan dès l'usine, sans recoupe ni sciage sur le chantier. - Un enduit garnissant (21), validé pour ces capacités d'accrochage et de qualité de l'air, recouvre le côté intérieur de l'ensemble des dalles du doublage pour offrir un aspect fini. Il est sélectionné pour conserver totalement les propriétés 20 inertielle, pare-feu et phonique du doublage. Cet enduit est posé après le passage du second oeuvre réalisé dans l'épaisseur des dalles de doublage, protégeant ainsi complétement l'isolant (14) contenu dans l'ossature bois. Sur la figure 2, est présentée la fixation mécanique spéciale, sur la partie 25 haute des dalles de doublage (18) sur les montants (12) de l'ossature bois sous la forme d'un agrandissement du côté droit de la première dalle de doublage, montrant : - Le décaissement (30) du tenon de la dalle pour positionner l'équerre (31) en face du montant (12) et permettre le parfait appui de la dalle suivante, 30 - L'équerre, côté droit, (31), en biais permettant une fixation en bordure des dalles sans détériorer la dalle en béton cellulaire autoclave lourd et armé ; l'équerre de gauche est inversée, - Le joint spécial (34) pour maintenir, dans le temps, la qualité de l'étanchéité 3054847 6 à l'air crée avec le pare-vapeur, - La vis qui fixe l'équerre dans les montants de l'ossature bois (33) dont la tête comporte une rondelle intégrée pour permettre le jeu nécessaire aux inhérentes variations du bois de l'ossature, - Les clous tronconiques spécifiques (32) qui fixent l'équerre sur les dalles de 5 doublage. Comme illustré en figure 3, la construction d'un bâtiment comporte - une étape (81) de réalisation des ossatures bois en atelier, par pan de mur de longueurs variables, aux dimensions du plan de construction, - une étape (82) de fabrication et de découpage des dalles en béton cellulaire 10 autoclave lourd et armé, en usine aux dimensions du plan de construction, - une étape (83) de livraison et de déchargement sur le chantier des ossatures - une étape (84) de montage et de fixation sur la dalle de sol du premier niveau, des murs de façades en ossature bois, sans sciage sur le chantier. Dans le cadre d'une construction passive, une couche d'isolant en fibres 15 naturelles denses est préférentiellement ajoutée sur toutes les faces extérieures des murs sur l'ensemble de la structure, pour réduire les déperditions vers l'extérieur en améliorant l'isolation thermique. - une étape (85) de livraison et de déchargement des dalles du doublage sur le chantier. Ce doublage est livré sur chantier sous la forme d'une multitude de 20 dalles préfabriquées de longueurs et de hauteurs diverses suivant un calepinage précis en corrélation avec le plan de construction. Leurs longueurs et leurs hauteurs peuvent varier entre 0,3 m à 8 m suivant les fabricants et les dimensions du plan. Il n'y a donc aucune découpe ou sciage de dalles ni en longueur ni sur toute la hauteur sur le chantier. Ainsi le montage présente un chantier propre et permet l'économie 25 de la location d'une benne à déchets. - une étape (86) de pose du rupteur de pont thermique et phonique, côté intérieur des murs de façades, sur le retour du pare-vapeur pour garantir la continuité de l'étanchéité à l'air du bâtiment. - une étape (87) de montage des lourdes dalles du doublage, à la grue, du 30 côté intérieur des murs à ossature bois préalablement fixés sur le dalle de sol, la première rangée reposant sur le rupteur de pont thermique, puis reliées, une par une, sur les montants de l'ossature par les équerres (31). - une étape (88) de montage du toit ou du plancher. 3054847 Pour une construction sur plusieurs niveaux on renouvelle à chaque niveau les étapes de montages (84 et 87) et si le chantier est important les étapes de livraisons (83 et 85) seront aussi renouvelées. Puis réalisation du second oeuvre qui, pour les murs périphériques de la 5 présente invention, se fait par rainurage dans l'épaisseur du doublage en dalles. - une dernière étape (89) de pose d'un enduit garnissant de finition pour permettre de recevoir directement sur ce doublage, sans ajout supplémentaire, une peinture ou tout autre revêtement. L'industrialisation de l'ossature bois et des dalles du doublage, leur livraison 10 directe usine sans intermédiaire, associé à la rapidité de mise en oeuvre insensible à la pluie et aux températures négatives, par l'utilisation suffisante de visseuse et de marteau confère à la fabrication du bâtiment une parfaite maitrise des coûts de production et de délais, qui se traduisent très favorablement par des coûts de réalisation compétitifs. 15 L'invention est applicable à toutes sortes de bâtiments neufs en ossatures bois tels qu'habitations individuelles, immeubles et bâtiments tertiaires ou autres. La préparation de ce doublage se fait dès l'usine par la fabrication du ferraillage et du moulage sur mesure des dalles en fonction du plan de construction. La livraison se fait par gros porteur contenant des dalles de toutes longueurs 20 et de hauteurs différentes, toutes numérotées. La mise en oeuvre sur le chantier de ce doublage intérieur des murs périphériques avec ces dalles en béton cellulaire autoclave lourd et armé, se réalise à la grue compte tenu de leur masse très importante et rendu possible grâce à leur armature. Ces dalles sont ainsi passées une à une par-dessus les façades en 25 ossatures bois déjà positionnées et fixées. Le premier rang de dalle est posé sur le rupteur thermique et phonique, les suivantes s'empilent par-dessus suivant un calepinage précis et chacune est fixée aux montants de l'ossature bois par une ou plusieurs équerres suivant leurs tailles. Ce doublage, objet de la présente invention, ajoute ainsi l'excellente inertie 30 thermique qui manque à toutes les constructions à ossatures bois. Ainsi avec ce doublage une maison à ossature bois récupère et emmagasine en hiver les calories générées par le soleil, pour les restituer gratuitement par rayonnement avec un décalage de neuf heures soit pendant les soirées et nuits d'hiver. De la même manière avec l'implantation de ce doublage inertiel périphérique, une maison à 3054847 8 ossature bois récupère et emmagasine les frigories produites par la ventilation nocturne des nuits d'été pour les restituer gratuitement par rayonnement pendant toute la journée tout en absorbant l'excédent de chaleur diurne. Cette invention génère ainsi de fortes économies d'énergie tant sur les 5 dépenses de chauffage que sur celles de rafraîchissement du bâtiment, au-delà de ce que peut faire une isolation seule, c'est-à-dire sans un matériau à inertie positionné du côté intérieur des murs périphériques. Elle met à la portée de tous un système à haute performance énergétique réduisant les charges mensuelles des foyers. 10 Ce doublage intérieur, objet de la présente invention, constitué par des dalles en béton cellulaire autoclave lourd et armé, apporte une deuxième économie d'énergie. En effet grâce à sa capacité d'harmoniser la température sur toute la largeur du mur intérieur, il supprime la création de zones chaudes et de zones froides sur un même mur, comme c'est le cas pour toutes les constructions ayant un 15 isolant côté intérieur des murs périphériques. Ce doublage inertiel évite ainsi la sensation de froid que l'on ressent par le déplacement perpétuel de l'air des zones froides vers les zones chaudes déclenchant, par réaction, une sensation très désagréable de courant d'air froid, que les occupants cherchent à contrer en augmentant le chauffage de leur habitation, d'où des dépenses énergétiques 20 supplémentaires. De plus ce doublage intérieur cumule les deux seuls moyens de diminuer le bruit, à savoir la masse et les micros alvéoles d'air. Ces dalles en béton cellulaire autoclave lourd et armé pèsent 100 kg par m2. Elles sont constituées de milliers de bulles d'air qui piègent les ondes sonores aériennes. Grâce au rupteur phonique, de 25 la présente invention, les ondes sonores de choc ne se propagent pas de la dalle de sol au doublage. Ce système réalise ainsi une forte diminution du bruit, offrant aux occupants un meilleur confort phonique. « 90 % des Français considèrent le bruit comme une nuisance rédhibitoire à la définition de leur logement idéal. (ADEME) ». Associées à une ossature bois labélisée PEFC et des isolants en fibres 30 naturelles, les dalles en béton cellulaire autoclave lourd et armé présentent un ensemble constructif écologique. En effet la fabrication de ces dalles de ce doublage ne nécessite qu'un chauffage à 180° face à des températures de chauffe de 1800° pour les produits ciment et de 1200° pour la brique. Elles sont, de surcroit, totalement recyclables. REVENDICATIONS1. Dispositif de doublage à inertie thermique des murs périphériques, caractérisé en ce qu'il s'appuie sur un mur porteur en ossature bois, isolé et préalablement fixé sur la dalle de sol (11) du côté extérieur des murs de façades et, du côté intérieur de ces murs, dissocié de la dalle de sol par un rupteur de pont thermique et phonique qui peut supporter ce lourd doublage (17), un empilement de dalles en béton cellulaire autoclave lourd et armé (18), posé sur ledit rupteur thermique et phonique, où chaque dalle est reliée mécaniquement sur ladite ossature avec des équerres spéciales. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est composé d'un empilement de dalles (18) en béton cellulaire autoclave lourd et armé , dimensionnées en longueur comme en hauteur aux dimensions du plan dès l'usine, sans recoupe ni sciage sur le chantier, suivant un calepinage précis en corrélation avec le plan de construction et qui s'emboîtent en tenon-mortaise. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que la tête de la vis qui fixe l'équerre dans les montants de l'ossature bois (33) comporte une rondelle intégrée pour permettre le jeu nécessaire aux inhérentes variations du bois de l'ossature, et avec un joint spécial (34) pour maintenir, dans le temps, la qualité de l'étanchéité à l'air crée avec le pare-vapeur, ces équerres en biais permettent une fixation en bordure des dalles sans détériorer la dalle en béton cellulaire autoclave lourd et armé. 4. Procédé de montage du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier rang de dalle est posé sur le rupteur thermique et phonique, les suivantes s'empilent par-dessus suivant un calepinage précis et chacune est fixée aux montants de l'ossature bois par une ou plusieurs équerres suivant leurs tailles. 5. Procédé de montage selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de construction d'une ossature porteuse en bois sur la périphérie du premier niveau du bâtiment (12,13,14,15,16), fixée sur la dalle de sol (11), d'une étape de pose du rupteur de pont thermique (17) côté intérieur des murs de façade déjà positionnés et fixées à la dalle de sol, puis une étape d'empilement 3054847 10 par tenon-mortaise des dalles prédécoupées (18) en béton cellulaire autoclave lourd et armé (19) côté intérieur des murs de façade où chaque dalle est fixée mécaniquement, en partie supérieure, par deux ou plus d'équerres spécifiques (31) sur ladite ossature porteuse en bois, suivi d'une étape de montage du toit ou du 5 plancher et, après la réalisation du second oeuvre par rainurage dans l'épaisseur du doublage en dalles, se termine par une étape (89) de pose d'un enduit garnissant de finition permettant de recevoir directement sur ce doublage, sans ajout supplémentaire, une peinture ou tout autre revêtement.