EP2314787A1 - Caisson d'isolation thermique autoporteur à lames d'air - Google Patents

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EP2314787A1
EP2314787A1 EP10188243A EP10188243A EP2314787A1 EP 2314787 A1 EP2314787 A1 EP 2314787A1 EP 10188243 A EP10188243 A EP 10188243A EP 10188243 A EP10188243 A EP 10188243A EP 2314787 A1 EP2314787 A1 EP 2314787A1
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EP
European Patent Office
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box
frame
sheet
modules
rafters
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EP10188243A
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EP2314787B1 (fr
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Laurent Thierry
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Orion Financement SA
Original Assignee
Orion Financement SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/20—Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded
    • E04B7/22—Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded the slabs having insulating properties, e.g. laminated with layers of insulating material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/7654—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only comprising an insulating layer, disposed between two longitudinal supporting elements, e.g. to insulate ceilings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/16—Insulating devices or arrangements in so far as the roof covering is concerned, e.g. characterised by the material or composition of the roof insulating material or its integration in the roof structure
    • E04D13/1606—Insulation of the roof covering characterised by its integration in the roof structure
    • E04D13/1612—Insulation of the roof covering characterised by its integration in the roof structure the roof structure comprising a supporting framework of roof purlins or rafters
    • E04D13/1625—Insulation of the roof covering characterised by its integration in the roof structure the roof structure comprising a supporting framework of roof purlins or rafters with means for supporting the insulating material between the purlins or rafters

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting thermal insulation casing that can be used on walls and / or roofs, and in particular a self-supporting casing known as the "seasoned casing" used as a cover in direct laying on purlins.
  • caissons Insulated caissons, known as caissons, have long been known to replace discrete elements of traditional framing in which rafters are nailed in the direction of the slope of the roof on parallel purlins orthogonal to this slope and a layer of thermal insulation is unwound and fixed between the rafters by a pre-assembled set placed directly on the purlins.
  • Such insulating caissons generally consist of a flat rectangular panel, of agglomerated wood or plywood, said sub-face panel, having a lower face, said face facing, likely to have a visible decoration once the insulating box is placed, and an upper face on which are fixed longitudinal chevrons, between which a thermal insulating material such as mineral wool, vegetable or animal, compressed or not, or synthetic products (expanded polystyrene, polyurethane foam, etc.) is installed.
  • Such casings have an undeniable advantage relative to the ease of installation and the waterproofness of the roof, because they allow the laying in a single operation of an inner liner made by the facing face of the rectangular panel forming the base of the roof. caisson, chevron allowing the support of the roof and the thermal insulation of the roof.
  • the invention therefore aims to provide a self-supporting thermal insulation casing that retains the advantages of the experienced casings known ease of laying while providing improved performance in terms of thermal insulation.
  • the invention also aims to provide a self-supporting thermal insulation box which is lighter than traditional seasoned boxes and allows higher spans.
  • the invention also aims to provide such a box whose insulation performance in summer, when the main element is the radiation of the sun, is much higher than that of traditional boxes.
  • the term "reflective insulating sheet” means any composite sheet formed by one or more layers of thermal insulation material (s), (for example a layer of synthetic foam of 1 to 2 mm thick), covered on at least one of its faces by a metallic or metallized film of low emissivity (preferably less than 0.1) and high reflectance (greater than 0.9 for example).
  • the reflective insulating sheet has on both sides a metallized synthetic film.
  • a thin sheet of reflective insulation (1 to 2 mm) can be described as thin reflective insulation.
  • the insulating block (or the insulating blocks, if the box has more than two chevrons) is formed of stackings of modules, for example 5, 10 or 15 modules, to obtain thermal resistors of 2.1 m 2 .K / W for a stack of 5 modules forming an overall thickness of the order of 55 mm, 4.2 m 2 .K / W for 10 modules and 6.3 m 2 .K / W for 15 modules, the stackings being arranged parallel to the underside panel and juxtaposed lengthwise to cover the length of the box.
  • modules independent of each other but adapted to form a plurality of blades of air (or gas if the modules are closed on their two main faces by a sheet of insulating reflective waterproof and filled with low gas thermal conduction such as nitrogen dioxide or carbon dioxide) makes it easy to industrialize manufacturing and to adapt the thermal resistance of the seasoned box to the demand.
  • the flap is deployed towards the top of the box when the module is inserted between the rafters so as to segment a parasitic air blade between the stack of modules and the wall of the rafter and to cause jamming. modules in the box.
  • the flap tends to return to the horizontal and firmly rests on the adjacent chevron, thus segmenting a possible parasitic air blade between the stack of modules and the chevron and removing a possible thermal bridge around the stack of modules.
  • its intrinsic stiffness makes it a wedge that prevents the module from going back when inserted between the rafters.
  • the frame is cut according to a pattern allowing its deployment after cutting and its stiffening by fixing the reflective insulating sheet.
  • the cut thus makes it possible to minimize the material falls and the rigidity of the frame is obtained, once it is deployed in its final form, by the fixing of the reflective insulating sheet, by a seam or gluing which can be performed with a chemical glue or hot or ultrasound.
  • said reflective insulating sheet is fixed on the rafters by an omega profile having a core parallel to the upper face of the chevron and wings parallel to the vertical faces of the chevron and pressed against them.
  • the installation of a continuous blade is thus particularly easy since it is sufficient, after insertion and fixing of the stack of modules, to unroll a sheet of reflective insulation above the box seasoned and fixed on each rafter by a section whose wings will stretch the leaf and provide above it a second continuous air gap allowing natural ventilation of the under roof.
  • each insulating block is closed by an end plug comprising, along a transverse axis of the box, a tubular recess having an opening adapted to come opposite the continuous blade.
  • end plugs complete the sealing of the insulating blocks of the seasoned box and allow, in cooperation with corresponding openings in the rafters facing the tubular recess, to blow into the continuous gas blade a controlled flow of gas, both in its nature only in its direction, its flow, etc.
  • the self-supporting thermal insulation casing with air knives, or box 1 seasoned, of the invention is intended to be attached directly to faults parallel to the ridge of the roof, perpendicular to these failures, in the direction of the slope of the roof. It comprises a panel 2 of underside, usually wood or plasterboard with a thickness of the order of 10 to 20 mm, having a face 3 of facing likely to carry a decor such as a paint, a coating laminate, an imitation of paneling, etc. visible from the underside of the roof, between breakdowns.
  • the box 1 of self-supporting thermal insulation of the invention has a length, corresponding to the length of the rafters 4, of the order of four meters for short boxes and up to eight meters for long boxes.
  • the rafters 4 in the form of assembled beams, for example according to a cross-section I in which two grooved battens enclose a board forming a core of the beam, glued by its longitudinal edges in the grooves, the length of the caissons n ' is more limited to these classical values but can be extended to higher values.
  • each module 10 encloses a blade 7 of air in a closed enclosure on four sides by the frame, on one main face by the sheet 12 of reflective insulation stretched on the frame and on the other main face by the sheet 12 stretched on the chassis of the module located below in the stack of modules.
  • the module 10 may also have its two main faces closed by two sheets of reflective insulation, which makes it possible to obtain a completely sealed enclosure and to replace the air with a gas such as nitrogen dioxide or carbon whose thermal performance is even higher.
  • the cleat 19 can also serve to immobilize the modules 10 in the space between the rafters by plating them, through the lower panel of the sheet 13, on the panel 2 of the underside.

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Abstract

L'invention concerne un caisson d'isolation thermique autoporteur, dit caisson (1) chevronné, pour paroi, notamment pour toiture, dans lequel la structure d'isolation thermique, dite bloc isolant (20), enserrée entre chaque paire de chevrons (4), comprend une pluralité de lames (7) de gaz, caractérisé en ce que - chaque lame (7) de gaz est délimitée par une enceinte parallélépipédique, dite module (10), constitué d'un châssis (11) rectangulaire fermé sur son contour, de largeur correspondant sensiblement à l'écartement entre chevrons (4) et d'épaisseur prédéterminée choisie pour minimiser les mouvements de gaz par convection à l'intérieur de la lame de gaz, dont au moins une face principale est tendue d'une feuille (12) d'isolant réfléchissant, - chaque bloc isolant (20) est constitué d'au moins un empilage de modules (10) comportant un nombre de modules déterminé en fonction d'une valeur de résistance thermique prédéterminée.

Description

  • L'invention concerne un caisson d'isolation thermique autoporteur pouvant être utilisé en paroi et/ou en toiture, et notamment un caisson autoporteur connu sous le terme « caisson chevronné » utilisé en couverture en pose directe sur pannes.
  • On connaît depuis longtemps des caissons isolants, dits caissons chevronnés, visant à remplacer les éléments discrets de charpente traditionnelle dans lesquelles des chevrons sont cloués dans le sens de la pente du toit sur des pannes parallèles orthogonales à cette pente et une couche d'isolant thermique est déroulée et fixée entre les chevrons par un ensemble pré assemblé posé directement sur les pannes.
  • De tels caissons isolants sont généralement constitués d'un panneau rectangulaire plan, en bois aggloméré ou contreplaqué, dit panneau de sous face, présentant une face inférieure, dite face de parement, susceptible de présenter un décor visible une fois le caisson isolant posé, et une face supérieure sur laquelle sont fixés des chevrons longitudinaux, entre lesquels un matériau isolant thermique tel que de la laine minérale, végétale ou animale, compressée ou non, ou des produits synthétiques (polystyrène expansé, mousse de polyuréthane, etc.) est installé. De tels caissons présentent un avantage indéniable relativement à la facilité d'installation et à l'étanchéité de la toiture, car ils permettent la pose en une seule opération d'un revêtement intérieur réalisé par la face de parement du panneau rectangulaire formant la base du caisson, du chevronnage permettant le support de la couverture et de l'isolation thermique de la toiture.
  • Cependant, aujourd'hui, les exigences croissantes en matière d'isolation thermique sont telles que des épaisseurs d'isolant dépassant les 200 mm sont courantes et nécessaires. Or, dès lors qu'une forte épaisseur d'isolant est nécessaire, il faut soit utiliser des chevrons de hauteur adaptée, ce qui augmente la quantité de bois et le coût, soit réaliser sur chantier une rehausse des chevrons, opération manuelle qui fait perdre l'intérêt du caisson chevronné.
  • En outre, les caissons chevronnés de la technique antérieure utilisent des matériaux isolants dont la masse spécifique est importante, ce qui rend les caissons relativement lourds et difficiles à placer sur le toit des bâtiments à équiper sans l'aide de moyens de levage appropriés.
  • On a donc pensé à utiliser les propriétés isolantes d'une pluralité de lames d'air pour remplacer ces isolants massifs. Par exemple, on connaît du document WO91/18156 un dispositif d'isolation formé de blocs parallélépipédiques en carton comportant une pluralité de lames d'air, suspendus entre chevrons et maintenus en place par une simple butée. Cependant, ce type de bloc laisse subsister un pont thermique de part et d'autre de ses parois, entre celles-ci et les chevrons. En outre, la faible durabilité du carton et sa sensibilité à l'humidité ne permettent pas d'envisager son utilisation dans un caisson chevronné où le remplacement d'un bloc isolant n'est pas envisageable.
  • Il subsiste donc un besoin pour des caissons chevronnés dans lesquels le dispositif d'isolation présente une performance améliorée dans une épaisseur réduite.
  • L'invention vise donc à fournir un caisson d'isolation thermique autoporteur qui conserve les avantages des caissons chevronnés connus en matière de facilité de pose tout en offrant une performance améliorée sur le plan de l'isolation thermique.
  • L'invention vise également à fournir un caisson d'isolation thermique autoporteur qui soit plus léger que les caissons chevronnés traditionnels et qui permette des portées supérieures.
  • L'invention vise encore fournir un tel caisson dont la performance d'isolation en été, lorsque l'élément principal est le rayonnement du soleil, est bien supérieure à celle des caissons traditionnels.
  • Pour ce faire, l'invention concerne un caisson d'isolation thermique autoporteur, dit caisson chevronné, du type comportant :
    • un panneau plan, dit panneau de sous face, définissant une longueur et une largeur du caisson,
    • au moins deux éléments raidisseurs, dits chevrons, fixés sur le panneau de sous face, dans le sens de la longueur du caisson et régulièrement répartis dans le sens de la largeur, et
    • au moins une structure d'isolation thermique, dite bloc isolant, enserrée entre chaque paire de chevrons, s'étendant sur la longueur du panneau de sous face et d'une épaisseur inférieure à la hauteur des chevrons, ledit bloc isolant comprenant une pluralité de lames de gaz ,
    caractérisé en ce que
    • chaque lame de gaz est délimitée par un module parallélépipédique formant une enceinte constituée d'un châssis rectangulaire fermé sur son contour, de largeur correspondant sensiblement à l'écartement entre chevrons et d'épaisseur inférieure à 30 millimètres, au moins une face principale dudit châssis étant tendue d'au moins une feuille d'isolant réfléchissant,
    • chaque bloc isolant est constitué d'au moins un empilage de modules, parallèlement au panneau de sous face, comportant un nombre de modules déterminé en fonction d'une valeur de résistance thermique prédéterminée.
  • Dans tout le texte, on désigne par « feuille d'isolant réfléchissant », toute feuille composite formée par une ou plusieurs couches en matériau(x) isolant(s) thermique(s), (par exemple une couche de mousse synthétique de 1 à 2 mm d'épaisseur), recouverte sur au moins l'une de ses faces par un film métallique ou métallisé de faible émissivité (inférieure à 0,1 de préférence) et de forte réflectance (supérieure à 0,9 par exemple). Préférentiellement, la feuille d'isolant réfléchissant comporte sur ses deux faces un film synthétique métallisé. Une feuille d'isolant réfléchissant de faible épaisseur (1 à 2 mm) peut être qualifiée d'isolant mince réfléchissant.
  • Ainsi, dans le caisson chevronné de l'invention, le bloc isolant (ou les blocs isolants, si le caisson comporte plus de deux chevrons) est formé d'empilages de modules, par exemple de 5, 10 ou 15 modules, pour obtenir des résistances thermiques de 2,1 m2.K/W pour un empilage de 5 modules formant une épaisseur globale de l'ordre de 55 mm, 4,2 m2.K/W pour 10 modules et 6,3 m2.K/W pour 15 modules, les empilages étant disposés parallèlement au panneau de sous face et juxtaposés dans le sens de la longueur jusqu'à couvrir la longueur du caisson.
  • L'épaisseur des modules est choisie inférieure à 30 millimètres pour limiter l'épaisseur et optimiser les performances thermiques de la lame de gaz qu'ils délimitent. En effet, il est connu qu'une lame de gaz d'épaisseur inférieure à 30 mm minimise les mouvements du gaz enfermé à l'intérieur, liés au phénomène de convection naturelle, lorsqu'un gradient de température est appliqué de part et d'autre de la lame de gaz.
  • L'utilisation de modules indépendants les uns des autres, mais adaptés à former une pluralité de lames d'air (ou de gaz si les modules sont fermés sur leurs deux faces principales par une feuille d'isolant réfléchissant étanche et remplis de gaz à faible conduction thermique tel que le dioxyde d'azote ou de carbone) permet d'industrialiser aisément la fabrication et d'adapter la résistance thermique du caisson chevronné à la demande.
  • Avantageusement et selon l'invention, l'épaisseur du module est comprise entre 5 mm et 20 mm, et préférentiellement de l'ordre de 10 mm. L'utilisation de modules de faible épaisseur permet d'obtenir une épaisseur de la lame d'air suffisamment faible pour que les phénomènes de convection (liés au mouvement du gaz dans la lame d'air) ne puissent pas se produire.
  • Avantageusement et selon l'invention, la feuille d'isolant réfléchissant s'étend au delà du châssis en formant une bavette de largeur sensiblement égale à l'épaisseur du châssis. Le débordement volontaire de la feuille d'isolant réfléchissant permet d'ajouter une possibilité d'ajustement à la largeur des empilages de modules pour s'adapter aux tolérances de rectitude et d'équerrage des chevrons. La bavette ainsi formée s'étend au moins dans le sens de la largeur du châssis et préférentiellement tout autour de celui-ci.
  • Avantageusement et selon l'invention, la bavette est rabattue et collée sur la paroi externe du châssis. Dans le cas d'un isolant réfléchissant comportant une couche interne de 2 mm de mousse, ceci permet un ajustement de largeur de l'empilage sur 4 mm environ, et ajoute une face réfléchissante sur le pourtour de la lame d'air, en contact avec les chevrons et les modules adjacents.
  • Avantageusement et selon l'invention, la bavette est déployée vers le haut du caisson lorsque le module est inséré entre les chevrons de manière à segmenter une lame d'air parasite entre l'empilage des modules et la paroi du chevron et à provoquer un coincement des modules dans le caisson. Ainsi, compte tenu de l'élasticité de l'isolant réfléchissant, la bavette tend à revenir à l'horizontale et s'appuie fermement sur le chevron voisin, segmentant ainsi une éventuelle lame d'air parasite entre l'empilage de modules et le chevron et supprimant un possible pont thermique autour des empilages de modules. En outre, sa raideur intrinsèque en fait un coin qui empêche le module de revenir en arrière lorsqu'il a été inséré entre les chevrons.
  • Avantageusement et selon l'invention, le châssis de chaque module est découpé dans une plaque de mousse isolante. On utilise par exemple une découpe à l'emporte pièce ou au jet d'eau (ou toute autre technique de découpe appropriée) pour découper les châssis dans une plaque de mousse de polyéthylène de 5 à 10 mm d'épaisseur.
  • Avantageusement et selon l'invention, le châssis est découpé d'une seule pièce dans sa forme définitive. Cette solution permet d'obtenir une bonne rigidité intrinsèque des châssis.
  • Dans une alternative avantageuse et selon l'invention, le châssis est découpé selon un patron permettant son déploiement après découpe et sa rigidification par fixation de la feuille d'isolant réfléchissant. La découpe permet ainsi de minimiser les chutes de matière et la rigidité du châssis est obtenue, une fois celui-ci déployé dans sa forme définitive, par la fixation de la feuille d'isolant réfléchissant, par une couture ou un collage qui peut être effectué avec une colle chimique ou à chaud ou encore par ultrasons.
  • Avantageusement et selon l'invention, le châssis comporte une traverse centrale qui en améliore la rigidité transversale.
  • Avantageusement et selon l'invention, le châssis est réalisé à partir d'un profilé en matière synthétique, comportant sur les faces opposées parallèles au plan du châssis une rainure et une languette adaptées pour coopérer par emboitement avec les rainures et languettes des châssis superposés contigus afin de tendre la feuille d'isolant réfléchissant entre deux châssis et rendre solidaire l'empilage de modules. Dans cette réalisation alternative particulièrement avantageuse, l'assemblage de la feuille d'isolant réfléchissant est opéré par coincement entre la languette et la rainure de deux châssis superposés contigus, ce qui permet de tendre efficacement cette feuille sur le châssis et de limiter la flèche au centre de celui-ci.
  • Avantageusement et selon l'invention, les parois des châssis sont au moins en partie métallisées, et en particulier les parois intérieures ce qui permet d'obtenir une lame d'air ou de gaz délimitée sur ses six faces par une surface peu émissive et fortement réfléchissante.
  • Avantageusement et selon l'invention, le bloc isolant comprend en outre au moins une lame de gaz continue, dite lame continue, sur toute la longueur du caisson. Ainsi, chaque bloc isolant comporte, sur toute sa longueur, une lame d'air ou de gaz dans laquelle il est possible d'établir un flux de gaz contrôlé.
  • Avantageusement et selon l'invention, la lame continue est formée par une feuille d'isolant réfléchissant tendue entre les chevrons au dessus des empilages de modules. La lame de gaz peut ainsi être formée en drapant une feuille d'isolant réfléchissant entre des tasseaux fixés aux chevrons et formant butée pour les empilages de modules.
  • Avantageusement et selon l'invention, ladite feuille d'isolant réfléchissant est fixée sur les chevrons par un profilé en oméga comportant une âme parallèle à la face supérieure du chevron et des ailes parallèles aux faces verticales du chevron et plaquées contre celles-ci. La mise en place d'une lame continue est ainsi particulièrement aisée puisqu'il suffit, après insertion et fixation des empilages de modules, de dérouler une feuille d'isolant réfléchissant au dessus du caisson chevronné et de la fixer sur chaque chevron par un profilé dont les ailes vont tendre la feuille et ménager au dessus d'elle une seconde lame d'air continue permettant la ventilation naturelle de la sous toiture.
  • Avantageusement et selon l'invention, les extrémités longitudinales de chaque bloc isolant sont fermées par un bouchon d'extrémité comportant, selon un axe transversal du caisson, un évidement tubulaire présentant une ouverture adaptée pour venir en regard de la lame continue. Ces bouchons complètent l'étanchéité des blocs isolants du caisson chevronné et permettent, en coopération avec des ouvertures correspondantes ménagées dans les chevrons en regard de l'évidement tubulaire, d'insuffler dans la lame de gaz continue un flux de gaz contrôlé, tant dans sa nature que dans sa direction, son débit, etc.
  • Avantageusement et selon l'invention, les chevrons sont réalisés sous la forme d'une poutrelle assemblée comportant une planche formant âme de la poutrelle et deux liteaux rainurés collés sur les chants longitudinaux de ladite planche. Cette disposition permet de réduire les ponts thermiques liés au chevron, la planche formant l'âme de la poutrelle pouvant être d'épaisseur réduite par rapport à un chevron monobloc de même résistance.
  • L'invention concerne également un caisson d'isolation thermique autoporteur caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
  • D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au vu de la description qui va suivre et des dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un caisson chevronné selon l'invention,
    • la figure 2 est une coupe transversale partielle d'un caisson chevronné selon un premier mode d'exécution de l'invention,
    • la figure 3 est une coupe transversale partielle d'un caisson chevronné selon un deuxième mode d'exécution de l'invention,
    • la figure 4 est une coupe longitudinale d'un caisson chevronné selon l'invention,
    • les figures 5 et 6 représentent le châssis d'un module selon le deuxième mode de réalisation du caisson chevronné selon l'invention, respectivement en position de découpe et en position déployée.
  • Le caisson d'isolation thermique autoporteur à lames d'air, ou caisson 1 chevronné, de l'invention est prévu pour être fixé directement sur des pannes parallèles au faîte de la toiture, perpendiculairement à ces pannes, dans le sens de la pente du toit. Il comporte un panneau 2 de sous face, usuellement en bois ou en plaque de plâtre d'une épaisseur de l'ordre de 10 à 20 mm, présentant une face 3 de parement susceptible de porter un décor tel qu'une peinture, un revêtement stratifié, une imitation de lambris, etc. visible depuis le dessous de la toiture, entre les pannes.
  • Des éléments raidisseurs, dits chevrons 4, sont fixés sur le panneau 2 de sous face parallèlement entre eux et au grand côté du panneau 2 de sous face. Les chevrons 4 sont régulièrement répartis sur la largeur du panneau 2 de sous face et de préférence, deux d'entre eux sont fixés en alignement le long des bords longs du panneau 2. Chaque chevron 4 est constitué d'une pièce de bois, préférentiellement d'une planche d'une épaisseur de 20 à 30 mm et d'une hauteur variable entre 100 et 200 mm. La hauteur des chevrons varie en fonction de la performance d'isolation recherchée et de la résistance mécanique (moment d'inertie) nécessaire pour les portées envisagées. Les chevrons 4 sont fixés par leur tranche, par exemple par collage puis, le cas échéant par vissage au moyen de vis 5, sur le panneau de sous face afin de constituer un caisson parallélépipédique dont la longueur correspond à la longueur des chevrons 4 et la hauteur correspond sensiblement à l'épaisseur du panneau 2 de sous face plus la hauteur des chevrons 4. La largeur du caisson 1 dépend du nombre de chevrons 4 fixés sur celui-ci. En pratique, pour un caisson comportant deux chevrons 4 fixés respectivement le long des bords longs du panneau de sous face, la largeur du caisson est approximativement de 600 mm. Pour un caisson comportant trois chevrons, comme représenté en figure 1, la largeur est de l'ordre de 820 mm et pour un caisson à quatre chevrons, la largeur est de l'ordre de 1120 mm. Le caisson 1 d'isolation thermique autoporteur de l'invention présente une longueur, correspondant à la longueur des chevrons 4, de l'ordre de quatre mètres pour des caissons courts et jusqu'à huit mètres pour des caissons de grande longueur. En réalisant les chevrons 4 sous la forme de poutrelles assemblées, par exemple selon une section droite en I dans laquelle deux liteaux rainurés enserrent une planche formant une âme de la poutrelle, collée par ses chants longitudinaux dans les rainures, la longueur des caissons n'est plus limitée à ces valeurs classiques mais peut être étendue à des valeurs supérieures. En outre, dans ce mode de réalisation des chevrons 4, le pont thermique que constitue le chevron entre la face inférieure et la face supérieure du caisson 1 chevronné peut être réduit si la section de bois en lien direct entre ces faces, correspondant à l'épaisseur de l'âme de la poutrelle, est réduite par rapport à la section correspondant à l'épaisseur d'un chevron monobloc de mêmes caractéristiques mécaniques.
  • Un bloc isolant 20 est placé entre chaque paire de chevrons 4, plaqué contre la face du panneau 2 de sous face opposée à la face 3 de parement, et s'étend sur toute la longueur du caisson. La coupe partielle de la figure 1 montre que le bloc isolant 20 du caisson 1 selon l'invention est constitué d'une pluralité de modules 10 empilés les uns sur les autres, en appui sur le panneau 2 de sous face et délimitant des lames 7 d'air ou de gaz. Pour la clarté des figures, seuls trois modules ont été représentés sur chaque coupe bien que le caisson 1 chevronné de l'invention en comprenne un plus grand nombre, de 5 à 15 modules et parfois plus en fonction des caractéristiques de résistance thermique à obtenir.
  • Chaque module est constitué d'un châssis 11 rectangulaire épais, d'une épaisseur de 5 à 15 mm et préférablement de 10 mm, fermé sur les quatre cotés perpendiculaires au plan du châssis. Une feuille 12 d'isolant réfléchissant est tendue sur au moins une des faces principales du châssis, c'est-à-dire les faces situées dans le plan du châssis, au dessus ou au dessous de celui-ci. Le châssis 11 a une largeur sensiblement égale à la largeur de l'intervalle entre les chevrons 4. A titre d'exemple, la largeur d'un module varie de 365 mm à 535 mm en fonction de l'espace entre les chevrons.
  • La longueur des châssis est adaptée pour constituer un sous multiple de la longueur du caisson 1, compte tenu des bouchons 15 d'extrémité du bloc isolant 20. De ce fait, comme représenté en figure 1 et 4, plusieurs empilages de modules 10 sont juxtaposés dans le sens de la longueur du caisson 1. A titre d'exemple, la longueur d'un module 10 varie entre 500 mm et 1200 mm.
  • Ainsi, chaque module 10 enferme une lame 7 d'air dans une enceinte fermée sur quatre cotés par le châssis, sur une face principale par la feuille 12 d'isolant réfléchissant tendue sur le châssis et sur l'autre face principale par la feuille 12 tendue sur le châssis du module situé en dessous dans l'empilement des modules. Bien entendu, le module 10 peut également avoir ses deux faces principales fermées par deux feuilles d'isolant réfléchissant, ce qui permet d'obtenir une enceinte complètement étanche et de remplacer l'air par un gaz tel que le dioxyde d'azote ou de carbone dont les performances thermiques sont encore supérieures.
  • La lame 7 de gaz ainsi enfermée dans chaque module est une lame de gaz statique, dans laquelle les mouvements du gaz sont limités du fait de son épaisseur limitée et de son confinement. Ainsi, la transmission d'énergie thermique par convection est pratiquement éliminée. De plus, les parois métallisées des faces principales étant faiblement émissives et fortement réfléchissantes, la transmission d'énergie par rayonnement est très limitée. De même, lorsque les parois latérales des châssis sont également métallisées, les modules présentent une performance remarquable à l'encontre de la transmission d'énergie par rayonnement.
  • Dans un premier mode de réalisation, représenté aux figures 2, 5 et 6, les châssis 11 sont réalisés par une découpe dans une plaque de mousse de polyéthylène (ou de toute autre mousse présentant des caractéristiques d'isolation thermique comparable). Dans une première alternative, les châssis sont découpés directement dans leur forme définitive ce qui permet d'obtenir des châssis dont la forme est précise et stable grâce à la rigidité intrinsèque de la matière. Cependant, cette découpe génère de nombreuses chutes et une seconde alternative, dans laquelle la découpe est réalisée selon un patron tel que celui représenté en figure 5, est préférable. Cette découpe permet d'obtenir un châssis rectangulaire avec une traverse centrale par le simple déploiement des grands cotés 11b autour d'une traverse 11a et des petits cotés 11c entre les grands cotés. Une fois mis en forme sur un gabarit par exemple, la fixation d'une feuille 12 d'isolant réfléchissant sur une face principale du châssis permet de le rigidifier dans sa forme définitive. En outre, une fois inséré entre les chevrons 4, un module 10 réalisé sur un châssis selon la figure 5 ne peut plus se déformer pour revenir à sa forme d'origine repliée puisque les grands cotés 11b devraient alors se replier d'un même coté de la traverse 11a.
  • Bien entendu d'autres découpes selon des patrons plus simples, comme un patron en forme de parallélogramme déformable, sans traverse, peuvent être employés si la rigidité de la feuille 12 d'isolant réfléchissant présente une rigidité suffisante dans son plan.
  • A noter que la plaque de mousse peut être découpée par tout moyen connu de l'homme du métier, comme à l'emporte pièce, au jet d'eau, au laser etc. De même, la fixation de la feuille 12 peut être effectuée par un collage, à chaud ou chimique, une soudure aux ultrasons, une couture, etc.
  • Dans un second mode de réalisation représenté à la figure 3, le châssis 11 est obtenu à partir d'un assemblage de tronçons de profilé 14, par exemple en matière synthétique extrudée. Le profilé 14, de section sensiblement rectangulaire, comporte sur une première face parallèle au plan du châssis, une rainure 14a et sur la face opposée une languette 14b. Lorsque les châssis sont superposés, et qu'une feuille 12 d'isolant réfléchissant est étendue entre les châssis, la languette 14b d'un châssis s'emboite dans la rainure 14a du châssis contigu en entrainant la feuille 12, ce qui a pour effet d'une part de rendre les châssis solidaires entre eux et d'autre part de tendre la feuille 12 dans les deux directions (longueur et largeur du châssis). On obtient ainsi des empilages de modules 10 rigidement assemblés les uns aux autres. La languette 14b du châssis du module immédiatement en contact avec le panneau 2 de sous face peut être arasée afin de permettre à ce module d'être en appui directement sur le panneau, comme représenté à la figure 3. Alternativement, l'empilage de modules 10 peut être inséré entre les chevrons avec la face rainurée du châssis en regard du panneau de sous face.
  • Quel que soit le mode de réalisation du châssis 11 (en mousse découpée ou en profilé) et le mode de fixation de la feuille 12 d'isolant réfléchissant sur ces châssis, il est prévu de laisser la feuille 12 déborder à l'extérieur du châssis 11 pour former une bavette 12' périphérique. Cette bavette 12' permet d'offrir une zone de préhension de la feuille 12 lors de sa fixation sur le châssis. En outre, cette bavette 12' présente une largeur sensiblement égale à l'épaisseur du châssis 11 et peut être rabattue et collée sur la paroi externe du châssis. Cette disposition permet ainsi de jouer sur la souplesse de la feuille d'isolant réfléchissant pour ajuster la largeur des modules 10 à la largeur de l'intervalle entre les chevrons 4. Par exemple, avec une feuille d'isolant réfléchissant de 2 mm d'épaisseur en mousse facilement compressible, il est possible de rattraper jusqu'à 3 mm d'erreur sur la largeur entre chevrons, erreur due aux tolérances de rectitude, d'épaisseur et d'équerrage des chevrons. De plus, la bavette 12' une fois rabattue sur la paroi latérale du châssis permet d'insérer une surface réfléchissante sur le pourtour du module 10 et donc de la lame d'air 7.
  • Alternativement, la bavette 12' est laissée libre tout autour du module. Dans ce cas, lorsqu'on insère le module 10 entre les chevrons, la bavette 12' se déploie dans le sens inverse du déplacement, c'est-à-dire à l'opposé du panneau de sous face, vers le haut du chevron 4. Dans cette position, la bavette 12' joue un double rôle : d'une part, du fait de son élasticité, elle a tendance à revenir dans une position alignée avec la feuille 12, ce qui tend à la plaquer contre le chevron 4 et permet de segmenter une éventuelle lame d'air parasite entre le chevron et l'empilage de modules, évitant ainsi le pont thermique que présentent les blocs isolants de la technique antérieure ; d'autre part, du fait de la rigidité intrinsèque de la feuille 12, la bavette 12' qui permet sans difficulté d'insérer les modules entre les chevrons dans un sens, s' arcboute contre ceux-ci lorsque on tente de les extraire. L'espace entre modules et chevron étant bien inférieur à la largeur de la bavette 12', celle-ci ne peut pas s'inverser et fait office de coin permettant de maintenir au moins temporairement les modules 10 en position entre les chevrons, jusqu'à ce qu'un moyen de fixation définitif (clip, tasseau, joint de colle, etc.) soit appliqué.
  • Le caisson 1 chevronné peut en outre comporter, pour chaque bloc isolant 20, une lame de gaz supplémentaire, dite lame continue 8, qui, à l'inverse des lames 7 enfermées dans les modules 10, s'étend continument sur toute la longueur du bloc isolant.
  • La lame continue 8 peut être réalisée, comme représenté sur la coupe de la figure 2, en étendant une feuille 13 d'isolant réfléchissant, de même nature que la feuille 12, au dessus des modules 10 insérés entre les chevrons, puis en fixant la feuille 13 sur la face intérieure des chevrons en regard au moyen d'un tasseau 19. Au moins un des pans latéraux de la feuille 13, laissé libre au-delà de l'un des tasseaux 19, est ensuite rabattu en direction de l'autre tasseau et fixé sur celui-ci après avoir tendu le pan de la feuille 13. Préférentiellement, les deux pans latéraux de la feuille 13 sont rabattus l'un sur l'autre et fixés sur les tasseaux 19, formant ainsi la lame continue 8. La lame continue 8 est ainsi délimitée par la feuille 13 drapée autour des tasseaux 19, eux-mêmes fixés aux chevrons 4. L'épaisseur de la lame continue 8 est déterminée par la largeur des tasseaux 19.
  • Avantageusement, le tasseau 19 peut également servir à immobiliser les modules 10 dans l'espace entre les chevrons en les plaquant, au travers du pan inférieur de la feuille 13, sur le panneau 2 de sous face.
  • La lame continue 8 peut également être réalisée, selon l'exemple représenté à la figure 3, en étendant la feuille 13 d'isolant réfléchissant au dessus du caisson 1, sur le haut des chevrons 4, et en fixant cette feuille 13 au moyen d'un profilé 9 de section en U renversé ou en oméga. Le profilé 9 comporte ainsi une âme 9a parallèle au chant supérieur du chevron 4 et deux ailes 9b s'étendant de part et d'autre du chevron en direction du panneau 2 de sous face. La largeur de l'âme 9a est sensiblement égale à l'épaisseur du chevron 4 et la longueur des ailes 9b est adaptée pour que la feuille 13, prise en sandwich entre le profilé 9 et le chevron 4, soit tendue au dessous du niveau du chevron, ménageant ainsi un espace entre la feuille 13 et le dessus du caisson 1 pour une éventuelle ventilation de sous toiture. A noter que les ailes 9b du profilé 9 peuvent être munies, sur leur bord opposé à ce lui fixé à l'âme 9a, de retours d'aile 9c, plats ou arrondis, permettant de répartir l'effort de tension de la feuille 13 sur une surface plutôt que sur une arrête. Dans ce mode de réalisation, la lame continue 8 est délimitée par la feuille 13, une partie des parois latérales des chevrons et la feuille 12 recouvrant le module 10 le plus éloigné du panneau de sous face.
  • On a ainsi constitué une lame d'air ou de gaz fermée sur son contour orthogonal à l'axe longitudinal du caisson 1 (correspondant à l'axe des chevrons 4) et ouverte à ses extrémités qui débouchent aux extrémités respectives du bloc isolant 20. Le bloc isolant 20 comporte à chacune de ses extrémités, un bouchon 15 d'extrémité, visible sur la coupe de la figure 4, formé d'un bloc parallélépipédique de matière isolante, telle qu'une mousse synthétique ou un bloc d'isolant fibreux, notamment de laine de bois, qui s'étend entre les chevrons adjacents sur lesquels il est fixé (par exemple par collage ou agrafage) et jusqu'à la feuille 13 délimitant le haut de la lame continue 8. Le bouchon 15 constitue ainsi une butée longitudinale pour les empilages de modules 10.
  • Avantageusement, chaque bouchon 15 comporte, en regard de l'extrémité ouverte de la lame continue 8, un évidement 16 tubulaire d'axe transversal au caisson 1, c'est-à-dire orthogonal au plan des chevrons 4, et présentant une ouverture 17 débouchant dans la lame continue 8. Les évidements 16 tubulaires des bouchons d'une même extrémité d'un même caisson sont mis en communication entre eux et avec l'extérieur du caisson au travers d'orifices 18 coaxiaux aux évidements 16 ménagés dans les chevrons. On peut ainsi insuffler un flux de gaz contrôlé à une extrémité du caisson 1, le faire circuler dans les lames continues 8 de chaque bloc isolant, et évacuer le gaz insufflé par les orifices 18 de l'autre extrémité du caisson 1. On entend par flux de gaz contrôlé un flux d'air ou de gaz dont on maitrise la nature, les paramètres physiques (température, humidité), le débit et le sens de circulation. Il est ainsi possible par exemple de faire circuler périodiquement un flux d'air sec afin d'éliminer d'éventuelles traces d'humidité.
  • Bien entendu, cette description est donnée à titre d'exemple illustratif uniquement et l'homme du métier pourra y apporter de nombreuses modifications sans sortir de la portée de l'invention, comme par exemple y ajouter un film pare-vapeur entre le panneau 2 de sous face et les empilages de modules 10 ou encore ajouter un écran de sous toiture au dessus des blocs isolants 20. L'homme du métier pourra également choisir différents types d'isolants minces réfléchissants en fonction des usages envisagés, par exemple utiliser une feuille 13 plus souple comportant des films réfléchissants armés entourant un coeur isolant en ouate pour réaliser la lame continue 8 alors qu'il pourra être préféré d'utiliser une feuille 12 plus rigide constituée d'un coeur de mousse recouvert de films métallisés non armés pour les modules 10.

Claims (16)

  1. Caisson (1) d'isolation thermique autoporteur, du type comportant :
    - un panneau plan, dit panneau (2) de sous face, définissant une longueur et une largeur du caisson,
    - au moins deux éléments raidisseurs, dits chevrons (4), fixés sur le panneau (2) de sous face, dans le sens de la longueur du caisson et régulièrement répartis dans le sens de la largeur, et
    - au moins une structure d'isolation thermique, dite bloc isolant (20), enserrée entre chaque paire de chevrons (4), s'étendant sur la longueur du panneau (2) de sous face et d'une épaisseur inférieure à la hauteur des chevrons, ledit bloc isolant (20) comprenant une pluralité de lames de gaz,
    caractérisé en ce que
    - chaque lame (7) de gaz est délimitée par un module (10) parallélépipédique formant une enceinte constituée d'un châssis (11) rectangulaire fermé sur son contour, de largeur correspondant sensiblement à l'écartement entre chevrons et d'épaisseur inférieure à 30 millimètres, au moins une face principale dudit châssis étant tendue d'au moins une feuille (12) d'isolant réfléchissant,
    - chaque bloc isolant (20) est constitué d'au moins un empilage de modules (10), parallèlement au panneau (2) de sous face, comportant un nombre de modules déterminé en fonction d'une valeur de résistance thermique prédéterminée.
  2. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du module (10) est comprise entre 5 et 20 mm, et préférentiellement égale à 10 mm.
  3. Caisson selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la feuille (12) d'isolant réfléchissant s'étend au delà du châssis (11) en formant une bavette (12') de largeur sensiblement égale à l'épaisseur du châssis.
  4. Caisson selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bavette (12') est rabattue et collée sur la paroi externe du châssis (11).
  5. Caisson selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bavette (12') est déployée vers le haut du chevron (4) lorsque le module (10) est inséré entre les chevrons, de manière à segmenter une lame d'air parasite entre l'empilage des modules (10) et la paroi du chevron (4) et à provoquer un coincement des modules dans le caisson.
  6. Caisson selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le châssis (11) de chaque module (10) est découpé dans une plaque de mousse isolante.
  7. Caisson selon la revendication 6, caractérisé en ce que le châssis (11) est découpée dans sa forme définitive.
  8. Caisson selon la revendication 6, caractérisé en ce que le châssis (11) est découpé selon un patron permettant son déploiement après découpe et sa rigidification par fixation de la feuille (12) d'isolant réfléchissant.
  9. Caisson selon la revendication 8, caractérisé en ce que le châssis comporte une traverse (11a) centrale.
  10. Caisson selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le châssis (11) est réalisé à partir d'un profilé (14) en matière synthétique, comportant sur les faces opposées parallèles au plan du châssis une rainure (14a) et une languette (14b) adaptées pour coopérer par emboitement avec les rainures et languettes des châssis superposés contigus afin de tendre la feuille (12) d'isolant réfléchissant entre deux châssis et rendre solidaire l'empilage de modules (10).
  11. Caisson selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que les parois des châssis (11) sont au moins en partie métallisées.
  12. Caisson selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bloc isolant (20) comprend en outre au moins une lame de gaz continue, dite lame continue (8), sur toute la longueur du caisson (1).
  13. Caisson selon la revendication 12, caractérisé en ce que la lame continue (8) est formée par une feuille (13) d'isolant réfléchissant tendue entre les chevrons (4) au dessus des empilages de modules (10).
  14. Caisson selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite feuille (13) d'isolant réfléchissant est fixée sur les chevrons (4) par un profilé (9) en oméga comportant une âme (9a) parallèle à la face supérieure du chevron et des ailes (9b) parallèles aux faces verticales du chevron et plaquées contre celles-ci.
  15. Caisson selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les extrémités longitudinales de chaque bloc isolant (20) sont fermées par un bouchon (15) d'extrémité comportant, selon un axe transversal du caisson, un évidement tubulaire (16) présentant une ouverture (17) adaptée pour venir en regard de la lame continue (8).
  16. Caisson selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les chevrons sont réalisés sous la forme d'une poutrelle assemblée comportant une planche formant âme de la poutrelle et deux liteaux rainurés collés sur les chants longitudinaux de ladite planche.
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