FR2903129A1 - Espace habitable et procede de regulation thermique dudit espace habitable. - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un espace habitable comportant au moins une pièce habitable (1) délimitée par un plancher (2), une voûte (3) et un mur périphérique (4) sensiblement vertical reliant le plancher (2) et la voûte (3), ladite pièce (1)étant pourvue d'au moins une ouverture d'accès et de moyens de régulation thermique.Selon l'invention, la voûte (3), le plancher (2) et le mur périphérique (4) forment un seul bloc (5) intégrant au moins une partie des moyens de régulation thermique, le bloc (5) étant associé à des moyens réalisant une rupture de pont thermique (8a) entre ledit bloc (5) et ses appuis, et la pièce habitable (1) est englobée dans un espace plus vaste (6a) délimité par une enveloppe extérieure (6) thermiquement faiblement déperditive.
Description
1 Espace habitable et procédé de régulation thermique dudit espace
habitable. La présente invention se rapporte au domaine général de la construction et notamment des bâtiments, immeubles ou autres espaces habitables. L'invention concerne la conception sur le plan structurel et fonctionnel d'un espace habitable ainsi que sa gestion quotidienne, pour réduire la consommation d'énergie d'une part et pour augmenter le confort de ses occupants d'autre part.
Il est déjà connu et de façon très répandue, de réaliser un espace habitable comportant au moins une pièce délimitée par un plancher, une voûte et un mur périphérique sensiblement vertical reliant le plancher et la voûte. La pièce est en général pourvue d'au moins une ouverture d'accès et de moyens de régulation thermique. Les moyens de régulation thermique comportent en général des moyens de chauffage et/ou de refroidissement, connus en tant que tels, qui ne seront pas détaillés davantage dans la présente description. Ces moyens de régulation thermique présentent chacun des particularités liées aux moyens utilisés pour refroidir ou pour chauffer la pièce. Ces particularités ont des conséquences sur le confort et la sensation de confort des occupants de la pièce. En outre, dans les climats tempérés, il convient également d'équiper la pièce ou l'espace habitable d'un système de climatisation pour les périodes chaudes. Ceci augmente substantiellement les frais d'installation et d'équipement d'un tel espace habitable et ne contribue pas à une baisse de la consommation énergétique. En outre, il n'est pas possible d'obtenir un maximum de confort thermique tout au long de l'année pour les occupants de la pièce ou de l'espace habitable avec les installations connues. En effet, les bâtiments, immeubles ou espaces habitables conçus dans le passé ou actuellement permettent dans le meilleur des cas d'augmenter la sensation de confort pour ses occupants soit en période chaude (été), soit en période froide (hiver). Les espaces habitables connus sont donc soit particulièrement adaptés à des périodes froides avec des températures extérieures relativement basses, soit à des périodes chaudes avec des températures extérieures relativement élevées. Les espaces habitables ou bâtiments sont en général conçus avec des moyens de régulation thermique ainsi qu'avec une structure architecturale pour optimiser la sensation de confort des occupants pendant l'une seulement des périodes de l'année, en général l'hiver dans nos climats tempérés. On 2903129 2 pourrait bien sûr optimiser les sensations de confort par divers moyens, mais ce serait au détriment de la consommation énergétique. La recherche d'un confort amélioré pour les occupants, notamment en été, en utilisant des systèmes de climatisation ainsi que des moyens de régulation 5 de plus en plus perfectionnés, par exemple avec une gestion par ordinateur de différents capteurs de température et des moyens de régulation thermique ne permettent pas de réaliser jusqu'à nos jours des bâtiments dont les occupants bénéficieraient d'une sensation de confort maximale tant en hiver qu'en été, tout en bénéficiant également d'une réduction substantielle de la consommation 10 énergétique. Les constructions actuelles permettent le plus souvent de favoriser soit les performances des bâtiments en hiver ou en été. Ainsi, pour améliorer les performances en hiver ou en été sur le plan de la consommation énergétique, on module le plus souvent la température de l'air par le chauffage en hiver et par 15 une climatisation en été. D'après les connaissances actuelles très largement répandues, les concepteurs de bâtiments ou d'espaces habitables sont toujours confrontés à une impossibilité technique d'arriver, avec une seule réponse technique pour lesdits bâtiments, aux mêmes performances tant en été qu'en hiver. Tous les moyens de chauffage et de climatisation envisagés à 20 ce jour et en particulier ceux modulant la température de l'air ne procurent qu'un effet de surface sur la peau des occupants et ne sont pas en mesure d'éviter des performances énergétiques et des performances de confort amoindries dans l'une ou l'autre des situations climatiques. A titre d'exemple, on peut noter l'effet de l'ensoleillement qui est recherché 25 en hiver, mais qui représente un inconvénient en été. Un bâtiment pourrait ainsi constituer un "four" en été et n'offrirait alors pas de confort pour ses occupants. Ce qui apparaît comme un avantage en hiver doit alors être compensé par d'autres dispositifs, antagonistes, du type climatisation, en été. Chaque problème est réglé dans l'art antérieur par des moyens ou des dispositifs 30 spécifiques et distincts, mais un confort optimal tant en été qu'en hiver n'est jamais atteint. Le but de la présente invention vise à obtenir un espace habitable dans lequel l'occupant éprouve des sensations de confort avec des performances optimales tant en été qu'en hiver.
35 Un autre but de la présente invention vise à réduire substantiellement la consommation énergétique de tels espaces habitables ou bâtiments. Un but complémentaire de la présente invention vise enfin à réaliser de tels espaces habitables ou bâtiments en évitant d'utiliser des matériaux ou des technologies engendrant des coûts de fabrication trop élevés.
2903129 3 Les buts assignés à la présente invention sont atteints avec un espace habitable dont la voûte, le plancher et le mur périphérique forment un seul bloc intégrant au moins une partie des moyens de régulation thermique, le bloc étant associé à des moyens réalisant une rupture de pont thermique entre ledit bloc 5 et ses appuis et dont la pièce habitable est englobée dans un espace plus vaste délimité par une enveloppe extérieure thermiquement faiblement déperditive. L'invention permet ainsi de résoudre des problèmes antagonistes que l'on retrouve dans les bâtiments de l'art antérieur. Par problèmes antagonistes, il convient d'entendre des problèmes dont la résolution de l'un 10 augmente les effets du second, empêchant ainsi la résolution de ce second problème. Par faiblement ou non déperditive, on entend une propriété d'un matériau ou d' une association de matériaux permettant d'éviter de façon totale ou en grande partie les pertes thermiques.
15 Par plancher, il convient d'entendre tout type de support sur lequel sont disposés les éléments de la pièce et sur lequel se déplacent les personnes occupant la pièce habitable, ledit plancher pouvant être qualifié communément de sol. Par voûte in convient d'entendre une dalle haute de la pièce. Selon un exemple de réalisation de l'invention, au moins une partie du bloc 20 intègre des tubes de circulation d'eau dont la température est contrôlée et modulée par les moyens de régulation thermique de manière à porter le bloc à une température sensiblement uniforme et constante Tc, par exemple comprise entre 23 C et 26 C, constituant ainsi un corps de chauffe inertiel rayonnant à basse température. Le choix de la température Tc est indépendant de la 25 température extérieure. Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'espace habitable comporte des moyens de renouvellement de l'air du bloc du type ventilation à double flux avec échangeur, récupérateur de calories. Les moyens de renouvellement de l'air sont par exemple associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf admis 30 dans le bloc. Les moyens pour ajuster la température de l'air neuf sont indépendants des moyens de régulation thermique du bloc. On peut par exemple utiliser un puit canadien pour prétempérer l'air neuf. On peut ainsi optimiser la température de l'air neuf introduit dans la pièce habitable.
35 A titre d'exemple non limitatif, la température de l'air TA circulant dans le bloc est de 18 C en hiver et de 28 C en été. On arrive alors à une réduction substantielle de la consommation d'énergie tout en garantissant une sensation de confort optimale pour les occupants tant en hiver qu'en été.
2903129 4 Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur. Les moyens de régulation thermique comportent également selon un 5 exemple de réalisation de l'invention, des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température Tc sensiblement constante. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le bloc est réalisé en béton armé et comporte un revêtement réfléchissant sur sa face externe, participant à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc vers l'intérieur de la 10 pièce. Le béton armé est par exemple teinté avec une couleur chaude et claire. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la pièce et l'enveloppe extérieure comportent chacune au moins une surface vitrée pour éclairer la pièce avec la lumière naturelle. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la surface vitrée de 15 l'enveloppe extérieure comporte un triple vitrage et le restant de l'enveloppe extérieure comporte une isolation thermique renforcée, permettant à l'espace habitable complet ou au bâtiment complet d'atteindre un Ubat maximal de 0,30 W/m2k, définissant l'objectif de performance thermique global de l'espace habitable ou du bâtiment.
20 Selon un exemple de réalisation de l'invention, le bloc est entouré de locaux annexes partiellement délimités par l'enveloppe extérieure et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur et le bloc. Les faces internes du bloc sont par exemple traitées de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille.
25 Selon un exemple de réalisation de l'invention, le bloc comporte également des moyens de correction acoustique. Les moyens de correction acoustique sont réalisés par exemple avec des perforations traversantes, ménagées dans la voûte et recouvertes d'une matière absorbante. Les buts assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide 30 d'un procédé de régulation thermique d'un tel espace habitable, consistant à : porter la température du bloc à la température Tc, - maintenir la température Tc sensiblement constante en pilotant les moyens de régulation thermique, -contrôler la température Tc, 35 faire circuler et renouveler l'air du bloc, - utiliser de l'air neuf admis dans le bloc à une température TA différente de Tc, - et utiliser l'air neuf avec une température TA > Tc et TA < Tc respectivement en été et en hiver.
2903129 5 On peut ainsi utiliser des différences de température, même importantes, entre l'air neuf et la température Tc sans altérer la sensation de confort des occupants. On n'agit plus à titre principal sur la température de l'air neuf, tout en générant des sensations de confort et des économies d'énergie, ce qui est 5 aussi remarquable qu'inattendu. Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, on prétempère l'air neuf avant son introduction dans le bloc. Cette étape consiste par exemple à faire passer l'air neuf dans un puit canadien. Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de régulation thermique, 10 on utilise des sondes de température disposées dans le mur, le plancher et la voûte. Selon un exemple de mise en oeuvre, le procédé de régulation thermique consiste à utiliser les valeurs lues par les sondes pour piloter une vanne trois voies motorisée, en fonction de ces valeurs lues, agissant ainsi sur une circulation 15 d'eau dans le bloc pour maintenir la température Tc sensiblement constante. La présente invention concerne également un bâtiment comportant ai moins un espace habitable tel que décrit ci-dessus et / ou mettant en oeuvre un procédé de régulation thermique tel que décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront également de la 20 description détaillée figurant ci-après donnée à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'un exemple de réalisation d'un espace habitable conforme à l'invention ; et la figure 2 est un autre exemple de réalisation d'un espace 25 habitable conforme à l'invention, représenté schématiquement en coupe. La figure 1 représente un exemple de réalisation schématique d'un espace habitable conforme à l'invention. L'espace habitable comporte une pièce habitable (1) délimitée par un plancher (2), une voûte (3) et un mur périphérique 30 (4) et sensiblement vertical reliant ledit plancher (2) et ladite voûte (3). La voûte (3), le plancher (2) et le mur périphérique (4) forment un seul bloc (5). Ce dernier est réalisé en béton armé. La pièce habitable (1) et par conséquent le bloc (5) sont englobés dans un espace plus vaste (6a) délimité par une enveloppe extérieure (6) thermiquement faiblement déperditive.
35 L'enveloppe extérieure (6) ainsi que le bloc (5) reposent sur le sol (7) par l'intermédiaire de fondations (8). Des moyens de rupture de pont thermiques (8a) s'intercalent entre le bloc (5) et des fondations (8) correspondantes. Des tubes de circulation d'eau (9) sont intégrés dans le bloc (5) de manière à porter ledit bloc (5) à une température sensiblement constante TC, cette 2903129 6 dernière est par exemple comprise entre 23 et 26 C. Les moyens de régulation thermique déterminent la température de l'eau circulant dans les tubes de circulation (9). Le bloc (5) constitue ainsi un corps de chauffe inertiel rayonnant à basse température.
5 Le bloc (5) comporte également un revêtement réfléchissant (10) sur sa face externe participant à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc (5) vers l'intérieur de la pièce habitable (1). Le rayonnement thermique émis par le bloc (5) dans la pièce habitable (1) est référencé par les flèches R. La pièce habitable (1) comporte également des moyens de 10 renouvellement d'air (11, 12) du type ventilation à double flux avec échangeur / récupérateur de calories (13). L'air neuf admis dans l'espace habitable (1) est ainsi schématisé par la flèche E et l'air vicié expulsé dudit espace habitable est schématisé par la flèche S. On peut ainsi prétempérer l'air neuf avant son introduction dans le bloc (5). Il est également possible de prétempérer l'air neuf 15 par l'intermédiaire d'un puit canadien (14) associé à un échangeur thermique (13) tel que cela est représenté par exemple à la figure 2. A titre d'exemple, les moyens de régulation thermique sont associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf à une température TA comprise entre 18 C et 28 C. A titre d'exemple, la température TA est égale à 18 C en hiver et à 20 28 C en été. Les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur. D'autres sources d'énergie sont également envisageables sans sortir du cadre de la présente invention. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la pièce habitable (1) et 25 l'enveloppe extérieure (6) comportent au moins une surface vitrée (15) pour éclairer la pièce habitable (1) avec de la lumière naturelle. La surface vitrée (15) de l'enveloppe extérieure (6) comporte par exemple un triple vitrage. Le restant de l'enveloppe extérieure (6) comporte de préférence une isolation thermique renforcée permettant d'atteindre des propriétés thermiques 30 générant un Ubat maximal de 0,30 W/m2k. L'Ubat, obtenu par calcul, permet de qualifier l'objectif de performance thermique global d'un bâtiment. Les faces internes du bloc (5) sont traitées par exemple de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille. Le bloc (5) est par ailleurs réalisé avec du béton armé teinté avec une couleur chaude et claire.
35 Les moyens de régulation thermique comportent des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température Tc sensiblement constante. Ces moyens de pilotage automatique sont gérés par un logiciel adéquat. Selon l'exemple de réalisation représenté à la figure 2, le bloc (5) est entouré de locaux annexes (16, 17) partiellement délimités par l'enveloppe 2903129 7 extérieure (6) et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur (18) et le bloc (5). Les locaux annexes (16, 17) sont par exemple pourvus de fenêtres (19). Le bloc (5) comporte également des moyens de correction acoustique non 5 représentés aux figures. Ces derniers sont constitués par exemple de perforations traversantes ménagées dans la voûte (3) et recouvertes avec une matière absorbante. L'espace habitable (1) représenté à la figure 2 est également pourvu d'un conduit d'extraction (20) et d'un moyen de ventilation (21) permettant 10 d'accélérer l'extraction d'air vicié de la pièce habitable (1) notamment en été. On peut ainsi avec une ventilation naturelle nocturne, surventiler l'espace habitable (1), notamment en été. Le procédé de régulation thermique conforme à l'invention est mis en oeuvre à l'aide de sondes de température, non représentées, disposées dans le mur 15 (4), le plancher (2) et dans la voûte (3). Le procédé de régulation thermique consiste à utiliser les valeurs lues par les sondes de température pour piloter une vanne trois voies motorisée (non représentée) en fonction de ces valeurs lues. On agit ainsi sur une circulation d'eau dans le bloc (5) par l'intermédiaire des tubes de circulation (9) pour maintenir la température Tc sensiblement constante.
20 La source d'énergie et les moyens de régulation thermique permettent de modifier la température de l'eau circulant dans les tubes de circulation (9). Le procédé de régulation thermique conforme à l'invention consiste dans un premier temps, à porter la température du bloc (5) à une température Tc. Cette dernière est maintenue sensiblement constante et uniforme dans le bloc (5) en 25 pilotant les moyens de régulation thermique de façon adéquate. Le procédé consiste ensuite à contrôler régulièrement ou périodiquement la température Tc. Une étape complémentaire du procédé conforme à l'invention consiste à faire circuler et renouveler l'air du bloc (5) en utilisant de l'air neuf à une température TA différente de la température Tc. Le procédé consiste enfin à 30 utiliser l'air neuf à une température TA supérieure à Tc en été et avec une température TA inférieure à Tc en hiver. A titre d'exemple, la température TA est égale à 18 C en hiver et à 28 C en été, tandis que la température Tc est par exemple égale à 24 C. L'air neuf admis dans le bloc (5) est par exemple prétempéré.
35 Les caractéristiques structurelles de l'espace habitable conforme à l'invention, particulièrement simples, permettent ainsi de mettre en oeuvre un procédé de régulation thermique remarquable en matière de performances. On obtient effectivement une consommation d'énergie substantiellement réduite 2903129 8 par rapport aux bâtiments connus ainsi qu'une sensation de confort pour ses occupants inégalées à ce jour pour une consommation énergétique aussi faible. Avec un espace habitable conforme à l'invention, on peut utiliser un air considéré comme trop chaud ou trop froid dans les bâtiments existants, sans 5 nuire aux sensations de confort des occupants.
Claims (11)
1. Espace habitable comportant au moins une pièce habitable (1) délimitée par un plancher (2), une voûte (3) et un mur périphérique (4) sensiblement vertical reliant le plancher (2) et la voûte (3), ladite pièce (1)étant pourvue d'au moins une ouverture d'accès et de moyens de régulation thermique, caractérisé en ce que d'une part la voûte (3), le plancher (2) et le mur périphérique (4) forment un seul bloc (5) intégrant au moins une partie des moyens de régulation thermique, le bloc (5) étant associé à des moyens réalisant une rupture de pont thermique (8a) entre ledit bloc (5) et ses appuis, et en ce que d'autre part la pièce habitable (1) est englobée dans un espace plus vaste (6a) délimité par une enveloppe extérieure (6) thermiquement faiblement déperditive.
2. Espace habitable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie du bloc (5) intègre des tubes de circulation d'eau (9) dont la température est contrôlée et modulée par les moyens de régulation thermique de manière à porter le bloc (5) à une température sensiblement uniforme et constante Tc, par exemple comprise entre 23 C et 26 C, constituant ainsi un corps de chauffe inertiel, rayonnant à basse température.
3. Espace habitable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de renouvellement de l'air du bloc (5) du type ventilation à double flux avec échangeur récupérateur de calories.
4. Espace habitable selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de renouvellement de l'air sont associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf admis dans le bloc (5).
5. Espace habitable selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique sont associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf à une température TA comprise entre 18 C et 28 C, et par exemple égale à18 C et à 28 C respectivement en hiver et en été.
6. Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur.
7. Espace habitable selon l'une quelconque des recvendications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens de régulation thermique comportent des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température Tc sensiblement constante. 2903129 10
8. Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bloc (5) est réalisé en béton armé.
9. Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce (1) et l'enveloppe extérieure (6) comportent chacune au 5 moins une surface vitrée (15, 19) pour éclairer la pièce avec la lumière naturelle.
10.Espace habitable selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface vitrée (19) de l'enveloppe extérieure (6) comporte un triple vitrage et le restant de l'enveloppe extérieure (6) comporte une isolation thermique 10 renforcée, permettant d'atteindre un Ubat maximal de 0,30 W/m2k
11 .Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc (5) comporte un revêtement réfléchissant (10) sur sa face externe, participant à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc (5) vers l'intérieur de la pièce habitable (1). 15 1 2 .Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bloc (5) est entouré de locaux annexes (16, 17) partiellement délimités par l'enveloppe extérieure (6) et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur et le bloc (5). 13 Espace habitable selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, 20 caractérisé en ce que les faces internes du bloc (5) sont traitées de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille. 14.Espace habitable selon la revendication 7, caractérisé en ce que le béton armé est teinté avec une couleur chaude et claire. 15. Espace habitable selon l'une quelconque de revendications 1 à 14, caractérisé 25 en ce que le bloc (5) comporte des moyens de correction acoustique. 16. Espace habitable selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de correction acoustique comportent des perforations traversantes, ménagées dans la voûte (3) et recouvertes avec une matière absorbante. 1 7.Bâtiment comportant au moins un espace habitable conforme à l'une 30 quelconque des revendications 1 à 16. 1 8.Procédé de régulation thermique d'un espace habitable conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il consiste à : - porter la température du bloc (5) à la température Tc, maintenir la température Tc sensiblement constante en pilotant les 35 moyens de régulation thermique de façon adéquate, contrôler la température Tc, faire circuler et renouveler l'air du bloc (5), 2903129 11 utiliser de l'air neuf admis dans le bloc (5) à une température TA différente de Tc, et utiliser l'air neuf avec une température TA > Tc et TA < Tc respectivement en été et en hiver. 5 19 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il consiste à prétempérer l'air neuf avant son introduction dans le bloc (5). 20. Procédé de régulation thermique selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre des sondes de température disposées dans le mur, le plancher (2) et la voûte (3). 10 21. Procédé de régulation thermique selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser les valeurs lues par les sondes pour piloter une vanne trois voies motorisée, en fonction de ces valeurs lues, agissant ainsi sur une circulation d'eau dans le bloc (5) pour maintenir la température Tc sensiblement constante. 15
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| CN112282364A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-01-29 | 河南超诚建材科技有限公司 | 室内滑雪馆保温板穿洞及断桥保温系统的施工工艺 |
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| WO2010074589A2 (fr) * | 2008-09-04 | 2010-07-01 | Arpad Torok | Maison énergie ++ |
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Patent Citations (4)
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