Brevet FR3075944A1 — publié le 20190628

I DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de l'intégration de capteurs solaires thermiques à l'enveloppe des bâtiments (toiture, façade et autres) afin de la rendre productrice d'énergie thermique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE La récupération de chaleur au niveau de l'enveloppe demande la mise en place de capteurs solaires thermiques à air ou à eau entraînant une modification de l'épaisseur (ajout de lames d'air, de canalisations d'eau et autres fluides caloporteurs) et de la composition (ajout de volumes de matériaux, remplacement des matériaux de construction initiaux par des absorbeurs métalliques peu flexibles et échangeurs thermiques entre autres) de base de l'enveloppe. On citera pour l'exemple le dispositif de régulation thermique décrit dans la demande de brevet référencée FR 13 59334. Les capteurs solaires thermiques à fluide caloporteur contribuent à l'extraction de la chaleur emmagasinée dans l'enveloppe du bâtiment par circulation mécanique du fluide caloporteur, pour diverses applications telles que le chauffage, la production d'eau chaude sanitaire ou le séchage de produits. Cette chaleur emmagasinée provient des gains solaires. De tels systèmes sont dits actifs, car ils mettent en oeuvre la circulation d'un fluide. Notamment, ils nécessitent, du fait de leur poids significatif au mètre carré, une vérification de la tenue mécanique du bâtiment l'intégrant par une analyse de descente de charges. Egalement, la surface de captation de l'énergie solaire est limitée du fait de leur faible flexibilité d'intégration et de leur coût conséquent. Des solutions dites passives (i.e. sans circulation forcée de fluide) d'intégration de capteurs solaires thermiques à l'enveloppe des bâtiments existent également. Ces solutions passives peuvent être utilisées notamment pour la récupération de chaleur ou le séchage de parois de bâtiment. On citera, pour l'exemple, les méthodes exploitant l'effet thermosiphon ou le procédé de séchage de parois de bâtiment décrit dans la demande de brevet référencée DE 103 20 240 Al. Cependant, ces méthodes passives nécessitent la mise en place de conditions de gradients thermiques spécifiques ou une alimentation en énergie électrique pour être fonctionnels. 2 Un objet de la présente invention est donc de proposer un système de régulation thermique offrant un meilleur niveau d'intégration au bâti et en limitant, voire en supprimant, les inconvénients mentionnés ci-dessus que présentent les solutions de l'état de la technique. 5 Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RÉSUMÉ DE L'INVENTION 10 Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation la présente invention prévoit un système de régulation thermique comprenant un dispositif de captation d'énergie thermique, un dispositif de transmission d'énergie thermique et un dispositif de restitution d'énergie thermique. Le dispositif de transmission d'énergie thermique est relié d'une part au dispositif de captation, 15 d'autre part au dispositif de restitution pour transmettre l'énergie thermique du dispositif de captation au dispositif de restitution. Le système est tel que : - l'une au moins parmi la captation, la transmission et la restitution de l'énergie thermique est réalisée par conduction thermique, et - au moins l'un parmi le dispositif de captation, le dispositif de 20 transmission et le dispositif de restitution comprend un empilement composite multicouches. L'empilement composite multicouches comprend au moins une couche conductrice thermique anisotrope et au moins une couche thermiquement isolante, et l'empilement composite multicouches formant entièrement ou 25 partiellement une ossature. De préférence, l'empilement composite multicouches forme structurellement et fonctionnement au moins en partie l'ossature d'un bâti. En ce sens, l'empilement composite multicouches participe à l'isolation phonique et/ou thermique et/ ou à l'étanchéité de l'ossature. De préférence, la couche conductrice thermique anisotrope est 30 directement au contact d'au moins une couche thermiquement isolante. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'empilement composite multicouches forme entièrement ou partiellement une ossature destinée à supporter une charge. 3 La configuration d'intégration proposée est une solution passive permettant la gestion (l'extraction mais aussi l'acheminement) par conduction de la chaleur emmagasinée dans l'enveloppe du bâtiment et participe à l'ossature, voire à la descente de charges de l'ossature, du bâtiment. La chaleur 5 emmagasinée peut être due au gain solaire, mais aussi à l'énergie provenant par exemple de l'intérieur d'un bâtiment (apports internes) et stockée dans les parois par inertie thermique plus ou moins importante. Comme cela apparaîtra clairement ci-dessous, l'empilement composite multicouches est en fait avantageusement composé de matériaux de construction qui assurent les 10 fonctions thermiques du système, et peuvent être connus par ailleurs comme porteurs de charge. Le système, totalement intégré, permet de remplacer et de multifonctionnaliser l'enveloppe du bâtiment tout en favorisant de façon synergique la durée de vie de l'ensemble des matériaux de l'enveloppe à travers la 15 réduction des gradients de température. Contrairement aux systèmes actifs existants, le système tel que proposé ci-dessus ne nécessite pas de prendre en compte des contraintes d'étanchéité pour diminuer le risque de fissures des canalisations dans lesquelles circule le fluide caloporteur. Du fait de son poids raisonnable au 20 mètre carré, nulle vérification de la tenue mécanique du bâtiment l'intégrant par une analyse de descente de charges n'est nécessaire. Également, le système proposé est peu onéreux à la fabrication, à l'installation et à l'entretien. Ensuite, si l'offre pour des systèmes actifs existants est réduite sur le marché à l'heure actuelle, il est espéré grâce au système de l'invention une augmentation 25 significative de l'offre dans les années à venir. En outre, contrairement aux systèmes actifs existants, la surface de captation de l'énergie solaire n'est pas limitée du fait de sa grande flexibilité d'intégration et de son coût réduit. L'intégration du système selon l'invention n'induit pas nécessairement une augmentation de l'épaisseur de l'enveloppe, ni la modification de la composition 30 de base de l'enveloppe. Mais encore, le système proposé ne limite pas la cohérence esthétique entre les différents éléments de l'enveloppe. Enfin, sa durée de vie n'est pas limitée en particulier, comme c'est le cas des systèmes existants utilisant des absorbeurs en polymère. 4 De manière facultative, l'invention peut en outre présenter au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes : au moins l'un parmi le dispositif de captation, le dispositif de transmission et le dispositif de restitution est exempt de tuyaux de circulation d'un 5 fluide caloporteur ; la couche conductrice thermique anisotrope peut s'étendre principalement dans un plan et la couche conductrice thermique anisotrope est configurée pour présenter, dans au moins une direction contenue dans ledit plan, une conductivité thermique supérieure, de 10 préférence d'au moins deux ordres de grandeur, voire d'au moins quatre ordres de grandeur, à sa conductivité thermique dans une direction perpendiculaire audit plan ; l'empilement composite multicouches est configuré pour former entièrement ou partiellement une ossature destinée à supporter une 15 charge prise parmi : un meuble, des équipements de maison, des équipements techniques par exemple informatiques, électroniques, un plancher, une toiture, des personnes et un revêtement. Le système peut le cas échéant comprendre ladite charge ; et le dispositif de captation peut être destiné à être agencé le long d'un 20 premier pan d'un bâti orienté vers une source de chaleur et le dispositif de restitution peut être destiné à être agencé le long d'un deuxième pan dudit bâti non orienté vers ladite source de chaleur, et le cas échéant jouxtant ou constituant tout ou partie d'une zone froide, le dispositif de transmission étant alors destiné le cas échéant à être agencé le long 25 d'un troisième pan dudit bâti, le troisième pan joignant structurellement les premier et deuxième pans du bâti entre eux. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation 30 de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels : 5 La figure 1 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un système de régulation thermique selon le mode de réalisation de l'invention, et plus particulièrement le gradient d'absorptivité du dispositif de captation et le gradient de conductivité du dispositif de transmission ; La figure 2 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur du système de régulation thermique de la figure 1 et y ajoute une illustration de la transmission de chaleur opérée par le dispositif de transmission ; La figure 3 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un système de régulation thermique selon un autre mode de réalisation que celui 10 illustré par les figures 1 et 2; La figure 4 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un dispositif de captation selon un mode de réalisation particulièrement adapté à une intégration en façade ; La figure 5 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un 15 dispositif de transmission selon un mode de réalisation particulièrement adapté à une intégration en façade ; La figure 6 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un dispositif de captation et/ou de transmission selon un mode de réalisation particulièrement adapté à une intégration en plancher ; 20 La figure 7 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un dispositif de captation et/ou de transmission selon un mode de réalisation particulièrement adapté à une intégration en escalier et terrasse ; La figure 8 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un dispositif de captation selon un mode de réalisation particulièrement adapté à 25 une intégration en toiture terrasse ; La figure 9 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un dispositif de -captation et/ou de transmission selon un mode de réalisation particulièrement adapté à une intégration en toiture terrasse ; La figure 10 illustre une vue schématique en coupe dans l'épaisseur d'un 30 dispositif de restitution selon un mode de réalisation particulièrement adapté à une intégration en façade ; et La figure 11 illustre une vue schématique en perspective d'un bâtiment susceptible d'intégrer le système selon un mode de réalisation de l'invention. 6 Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à réchelle des applications pratiques. En particulier, les 5 épaisseurs relatives des différentes couches ne sont pas représentatives de la réalité. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui 10 peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : - la conductivité thermique de la couche conductrice thermique anisotrope, dans au moins une de ses deux directions d'extension principales, est supérieure à 100 W-m-1-1 REVENDICATIONS1. Système de régulation thermique (1) comprenant un dispositif de captation (10) d'énergie thermique, un dispositif de restitution (12) d'énergie thermique et un dispositif de transmission (11) d'énergie thermique relié d'une part au dispositif de captation (10), d'autre part au dispositif de restitution (12) pour transmettre l'énergie thermique du dispositif de captation (10) au dispositif de restitution (12), le système (1) étant caractérisé en ce que : - l'une au moins parmi la captation, la transmission et la restitution de l'énergie thermique est réalisée par conduction thermique, et en ce que - au moins l'un parmi le dispositif de captation (10), le dispositif de transmission (11) et le dispositif de restitution (12) comprend un empilement composite multicouches (2), l'empilement composite multicouches (2) comprenant au moins une couche conductrice thermique anisotrope (20) et au moins une couche thermiquement isolante (21), et l'empilement composite multicouches (2) formant entièrement ou partiellement une ossature (4). 2. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'empilement composite multicouches forme plus particulièrement entièrement ou partiellement une ossature destinée à supporter une charge. 3. Système (1) l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche conductrice thermique anisotrope (20) s'étend principalement dans un plan et dans lequel la couche conductrice thermique anisotrope (20) est configurée pour présenter, dans au moins une direction contenue dans ledit plan, une conductivité thermique supérieure, de préférence d'au moins deux ordres de grandeur, voire d'au moins quatre ordres de grandeur, à sa conductivité thermique dans une direction perpendiculaire audit plan. 4. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'empilement composite multicouches (2) est configuré pour former entièrement ou partiellement une ossature (4) destinée à supporter une charge 34 prise parmi: des personnes, un meuble, des équipements de maison, des équipements techniques par exemple informatiques, électroniques, un plancher, une toiture, des personnes et un revêtement, chauffe-eau, équipements de chauffage et refroidissement. 5 5. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'empilement composite multicouches (2) comprend au moins deux couches, dont au moins la couche conductrice thermique anisotrope (20) et la couche thermiquement isolante (20), configurées entre elles pour générer au 10 moins l'un parmi : un gradient d'absorptivité thermique et un gradient de conductivité thermique dans l'épaisseur de l'empilement, la couche conductrice thermique anisotrope (20) présentant une absorptivité thermique et une conductivité thermique respectivement supérieures à celles de la couche thermiquement isolante (21), l'absorptivité thermique et la conductivité 15 thermique variant dans l'épaisseur de l'empilement composite multicouches (2) de façon monotone. 6. Système (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'empilement composite multicouches (2) comprend au moins deux couches, 20 dont au moins la couche conductrice thermique anisotrope (20) et la couche thermiquement isolante (20), configurées entre elles pour générer au moins l'un parmi : un gradient d'absorptivité thermique et un gradient de conductivité thermique dans l'épaisseur de l'empilement, la couche conductrice thermique anisotrope (20) présentant une absorptivité thermique et une conductivité 25 thermique respectivement supérieures à celles de la couche thermiquement isolante (21), l'absorptivité thermique et la conductivité thermique variant dans l'épaisseur de l'empilement composite multicouches (2) de façon infléchie. 7. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'empilement 30 composite multicouches (2) présente une configuration multicouches sensiblement symétrique dans son épaisseur. 8. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins le dispositif de captation (10) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel l'empilement composite multicouches (2) présente une absorptivité thermique variant d'une valeur 5 comprise entre 0,3 et 1 pour au moins une couche de l'empilement orientée vers une source de chaleur à une valeur inférieure à 0,3 pour au moins une couche de l'empilement orientée à l'opposé de la source de chaleur. 9. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 10 lequel au moins le dispositif de transmission (11) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel l'empilement composite multicouches (2) présente, au moins sur une première portion s'étendant depuis le dispositif de captation (10), une absorptivité thermique variant d'une valeur comprise entre 0,3 et 1 pour au moins une couche de l'empilement orientée 15 vers une source de chaleur extérieure au système à une valeur inférieure à 0,3 pour au moins une couche de l'empilement orientée à l'opposé de la source de chaleur. 10. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 20 lequel au moins le dispositif de transmission (11) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel l'empilement composite multicouches (2) présente, au moins sur une deuxième portion s'étendant depuis le dispositif de restitution (12), une absorptivité thermique variant d'une valeur comprise entre 0,3 et 1 pour au moins une couche intermédiaire (22) de 25 l'empilement à une valeur inférieure à 0,3 pour au moins une des couches de l'empilement situées de part et d'autre de la couche intermédiaire (22), ladite deuxième portion s'étendant sur une longueur comprise de préférence entre 2m et 10m. 30 11. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins le dispositif de captation (10) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel chaque couche conductrice thermique anisotrope (20) de l'empilement composite multicouches (2) est 36 agencée dans l'empilement de sorte à être orientée vers une source de chaleur, chaque couche thermiquement isolante (21) de l'empilement composite multicouches (2) du dispositif de captation (10) recouvrant la couche conductrice thermique anisotrope (20) sur un côté opposé à la source de 5 chaleur. 12. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins le dispositif de restitution (12) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel chaque couche conductrice 10 thermique anisotrope (10) de l'empilement composite multicouches (2) est configurée dans l'empilement pour être orientée vers une zone froide à laquelle l'énergie thermique captée et transmise est à restituer, chaque couche thermiquement isolante (21) de l'empilement composite multicouches (2) du dispositif de restitution (12) recouvrant la couche conductrice thermique 15 anisotrope (20) sur un côté opposé à la zone froide. 13. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins le dispositif de transmission (11) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel chaque couche conductrice 20 thermique anisotrope (20) de l'empilement composite multicouches (2) est agencée dans l'empilement de sorte à être orientée vers une source de chaleur, chaque couche thermiquement isolante (21) de l'empilement composite multicouches (2) du dispositif de transmission (11) recouvrant la couche conductrice thermique anisotrope (20) sur un côté opposé à la source de 25 chaleur. 14. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins le dispositif de transmission (11) comprend ledit empilement composite multicouches (2), et dans lequel l'empilement composite 30 multicouches (2) présente successivement, sur au moins sur une deuxième portion s'étendant depuis le dispositif de restitution (12), au moins une première couche thermiquement isolante (21), au moins une couche conductrice thermique anisotrope (20) et au moins une deuxième couche thermiquement 37 isolante (21), ladite deuxième portion s'étendant sur une longueur comprise de préférence entre 2 m et 10 m. 15. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel le dispositif de transmission (11) se présente sous la forme d'une pluralité de bandes dudit empilement composite multicouches (2), chaque bande étant reliée par une de ses extrémités au dispositif de captation (10) et par l'autre de ses extrémités au dispositif de restitution (12). 10 16. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un empilement composite multicouches (2) comprend en outre un revêtement (23) recouvrant une face de l'une parmi la couche conductrice thermique anisotrope (20) et la couche thermiquement isolante (21), cette face étant soit orientée vers une source de chaleur, soit orientée à l'opposé d'une 15 zone froide à laquelle l'énergie thermique captée et transmise est à restituer. 17. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de transmission (11) est relié à au moins l'un parmi le dispositif de captation (10) et le dispositif de restitution (12) par des 20 interrupteurs de flux thermiques configurés pour interrompre et rétablir successivement les flux thermiques entre le dispositif de transmission (11) et au moins l'un parmi le dispositif de captation (10) et le dispositif de restitution (12), respectivement. 25 18. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un occultant amovible configuré pour dissimuler à au moins une source de chaleur tout ou partie de l'un parmi le dispositif de captation (10) et le dispositif de transmission (11). 30 19. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de transmission (11) s'étend de sorte à être relié à une zone froide secondaire à laquelle un excès d'énergie thermique captée par le dispositif de captation (10) peut être restitué ou depuis laquelle une énergie 38 thermique peut être captée pour compenser un déficit d'énergie thermique captée par le dispositif de captation (10). 20. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel la couche conductrice thermique anisotrope (20) comprend l'un au moins parmi : une feuille conductrice thermique constituée en un matériau choisi parmi l'aluminium, le cuivre, l'acier, le graphène et le graphite, - un mélange composite de fibre de carbone et de membrane goudronnée, 10 par exemple une membrane active bitume ou un caoutchouc éthylène- propylène-diène monomère en bicouche avec armature grille et voile de verre, et - au moins une pluralité de fibres, certaines au moins desdites fibres étant des fibres conductrices thermiquement et/ou électriquement, constituées 15 en un matériau choisi parmi le carbone et le verre, au moins l'une parmi la feuille conductrice thermique et la pluralité de fibres étant le cas échéant au moins partiellement noyée dans un enduit tel qu'un polymère, de préférence un polyépoxyde. 20 21. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche thermiquement isolante (21) comprend l'un au moins parmi : la laine de roche, la laine de verre, la laine de bois, le polystyrène, le polyuréthane et la ouate synthétique. 25 22. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche thermiquement isolante (21) comprend l'un au moins parmi : des sous-couches isolantes thermorégulatrices avec fonction d'étanchéité et des isolants minces multicouches armés avec fonction de pare-vapeur, d'étanchéité et/ou d'isolation acoustique. 30 23. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de captation (10) est destiné à être agencé le long d'un premier pan (30) d'un bâti (3) orienté vers une source de chaleur et le dispositif 39 de restitution (12) est destiné à être agencé le long d'un deuxième pan (32) dudit bâti (3) non orienté vers ladite source de chaleur, le dispositif de transmission (11) étant destiné le cas échéant à être agencé le long d'un troisième pan (31) dudit bâti (3), le troisième pan (31) joignant structurellement 5 les premier et deuxième pans (30, 32) du bâti entre eux.