FR2473161A1 - Central heating and air conditioning - combines external insulating with air circulating system, heat exchanger and underfloor heating - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention- a pour objet un procédé combiné de construction, d'isolation et d'aération de locaux, ainsi qu'un dispositif de ventilation destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. The subject of the present invention is a combined process for the construction, insulation and ventilation of premises, as well as a ventilation device intended for the implementation of this process.
I1 est possible de diminuer les puissances mises en jeu dans le maintien en température des locaux, en augmentant l'isolation des parois et/ou en diminuant les dimension des ouvertures vers l'extérieur et/ou en réduisant le débit de ventilation. Cependant l'utilisation de ces procédés conduit très vite aux inconvénients suivants - Une isolation trop poussée a pour conséquence l'impossibilité d'évacuer le surplus de chaleur résultant des apports internes, par suite de la suppression des échanges par rayonnement, d'on une sensation d'inconfort. It is possible to reduce the powers involved in maintaining the temperature of the premises, by increasing the insulation of the walls and / or by reducing the size of the openings to the outside and / or by reducing the ventilation rate. However, the use of these methods very quickly leads to the following drawbacks - Insulation that is too extensive results in the impossibility of removing the excess heat resulting from internal contributions, as a result of the suppression of exchanges by radiation, feeling of discomfort.
- I1 devient impossible de contrôler la température, en cas de fort ensoleillement : un n effet de serre " se produit dans le local lui-mSme. - It becomes impossible to control the temperature, in the event of strong sunshine: a greenhouse effect "occurs in the room itself.
- Le manque de ventilation provoque une sensation de confinement.- The lack of ventilation causes a feeling of confinement.
- La réduction des ouvertures, donc des surfaces Vitrées, est la cause d'un mauvais éclairement des locaux.- The reduction in openings, and therefore in glass surfaces, is the cause of poor lighting in the premises.
Plus généralement, on peut constater que les déperditions calori?iques d'un local se décomposent en trois parties, à peu près équivalentes, qui sont les pertes par les parois (murs, sol et plafond),par les vitrages et par le renouvellement de l'air. Si-l'on réduit trop fortement une seule de ces composants, ou les trois sinultanément, on arrive très vite aux inconvénients énoncés ci-dessus, qui tous se traduisent par une diminution de confort. More generally, we can see that the heat losses from a room break down into three parts, roughly equivalent, which are the losses through the walls (walls, floor and ceiling), through the glazing and through the renewal of the air. If one of these components is reduced too strongly, or all three at the same time, we very quickly arrive at the drawbacks stated above, which all result in a reduction in comfort.
Le but de la présente invention est de remédier 9 ces inconvénients, donc de diminuer de façon importante l'énergie nécessaire au maintien en température de locaux, tout en conservant le même confort que celui d'une construction traditionnelle normalement isolée.Dans ce but,l'invention suit une démarche particulière que l'on peut qualifier de " synthétique ",ceci d'un double point
de vue
- D'une part, l'invention ne cherche pas à réduire indi
viduellement les diverses causes de déperditions calori
fiques ou d'inconfort; elle cherche, au contraire, à
rLr et même à n confondre 1', en une seule composante,les
trois composantes dont il est question plus haut.The purpose of the present invention is to remedy these drawbacks, therefore to significantly reduce the energy required to maintain the temperature of premises, while retaining the same comfort as that of a traditional construction normally insulated. the invention follows a particular approach which can be described as "synthetic", this by a double point
of view
- On the one hand, the invention does not seek to reduce indi
various causes of heat loss
fiques or discomfort; on the contrary, it seeks to
rLr and even to confuse 1 ', in a single component, the
three components discussed above.
-D'autre part, pour parvenir au but visé,l'invention ne
propose pas une amélioration ponctuelle de l'isolation
ou de la construction des locaux, mais elle fournit un
procédé constituant une synthèse de modes de construc
tion, d'isolation, de chauffage et de climatisation de
locaux.-On the other hand, to achieve the aim, the invention does not
not offer a point improvement in insulation
or building premises, but it provides a
process constituting a synthesis of construction modes
tion, insulation, heating and air conditioning of
local.
A cet effet, le procédé objet de l'invention consis
te essentiellement à :
- récupérer les déperditions à travers les parois des lo
caux par échange thermique avec l'air de renouvellement,
le débit de cet air étant variable,
- envoyer mécaniquement cet air, à travers au moins une
gaine, dans les locaux,
-extraire mécaniquement l'air des locaux et l'envoyer,
à travers au moins une autre gaine, vers au moins une
ouverture telle que fenêtre, où cet air est rejeté vers
l'extérieur après épuisement de son énergie calorifique.To this end, the process which is the subject of the invention consis
you basically:
- recover the losses through the walls of the lo
cals by heat exchange with the renewal air,
the flow rate of this air being variable,
- mechanically send this air, through at least one
sheath, in the premises,
- mechanically extract the air from the premises and send it,
through at least one other sheath, towards at least one
opening such as window, where this air is discharged to
outside after exhausting its heat energy.
Une première idée de l'invention consiste donc,
partant de parois isolées de façon normale par l'exté
rieur (pour les murs coefficient de transmission thermique
K de 0,4 à 0,6 w/m2/ C ; pour la toiture : E entre
0,2 et 0,3w2/,C),à utiliser les déperditions de ces
parois pour réchauffer l'air de renouvellement dirigé dans
les locaux considérés.A cet effet, on peut faire passer
cet air le long des parois, dans un espace réduit dit lame
d'air, délimité par deux couches d'isolation disposées
sur le côté extérieur des murs de la construction, les
dimensions de ladite lame d'air étant déterminées de manière à obtenir une vitesse de passage de l'air très faible, afin de réduire les déperditions; Dans le meme but, on prévoit avantageusement que la couche d'isolation la plus extérieure, délimitant la lame d'air, comprend intérieurement une nappe bonne conductrice de la chaleur, se prolongeant dans le sol, à une profondeur suffisante pour maintenir par exemple sa température à 100C en hiver,ce qui correspond à la température moyenne du sol; cette dernière disposition réduit considérablement les échanges entre l'air de renouvellement et l'extérieur.A first idea of the invention therefore consists,
starting from walls normally insulated by the exterior
laughing (for walls coefficient of thermal transmission
K from 0.4 to 0.6 w / m2 / C; for the roof: E between
0.2 and 0.3w2 /, C), to use the losses of these
walls to heat the renewal air directed into
the premises under consideration.
this air along the walls, in a reduced space called blade
air, delimited by two layers of insulation arranged
on the outside of the building walls, the
dimensions of said air gap being determined so as to obtain a very low air passage speed, in order to reduce losses; For the same purpose, it is advantageously provided that the outermost layer of insulation, delimiting the air space, internally comprises a layer of good heat conductor, extending into the ground, at a depth sufficient to maintain for example its temperature at 100C in winter, which corresponds to the average soil temperature; this latter arrangement considerably reduces exchanges between the renewal air and the outside.
Selon une deuxième idée essentielle de l'invention, c'est l'air ayant parcouru la lame d'air qui ensuite est envoyé mécaniquement dans les locaux, de sorte que les déperditions de chaleur par les parois sont d'abord "récupérées n et renvoyées à l'intérieur des locaux.De préférence, la gaine à travers laquelle l'air provenant de la lame d'air est envoyé ainsi vers les locaux, et la gaine à travers laquelle l'air est extrait des locaux pour être dirigé vers la ou les fenêtres, ces locaux possédant leurs propres moyens de chauffage, passent par un même échangeur thermique où l'air extrait cède sa chaleur à l'air de renouvellement.L'air provenant de la lame d'air peut parvenir à l'échangeur à une température déjà très proche de la température ambiante des locaux,si les débits d'air, les dimensions des parois et les caractéristiques de leur isolation sont judicieusement choisies. According to a second essential idea of the invention, it is the air having passed through the air space which is then sent mechanically into the premises, so that the heat losses through the walls are first "recovered n and Returned inside the premises. Preferably, the duct through which the air from the air gap is thus sent to the premises, and the duct through which the air is extracted from the premises to be directed towards the window (s), these rooms having their own heating means, pass through the same heat exchanger where the extracted air gives up its heat to the renewal air. The air coming from the air space can reach the exchanger at a temperature already very close to the ambient temperature of the premises, if the air flow rates, the dimensions of the walls and the characteristics of their insulation are judiciously chosen.
Le complément d'énergie , nécessaire pour amener l'air à la température ambiante des locaux, est fourni par les moyens traditionnels de chauffage ou de climatisation, placés dans les locaux ou intégrés à la construction (chape chauffante).The additional energy, necessary to bring the air to the ambient temperature of the premises, is supplied by traditional means of heating or air conditioning, placed in the premises or integrated into the construction (heating screed).
L'air extrait, après échange avec l'air " neuf", reste encore à une température suffisante pour assurer une diminution des déperditions des fenêtres,vers lesquelles il est dirigé, suivant une troisième idée fondamentale du procédé selon l'invention, avant d'être définitivement rejeté à l'extérieur. Pour la réalisation pratique de cette fonction, on prévoit que la fenêtre comporte, outre son vitrage normal, un survitrage extérieur amovible délimitant avec le vitrage un espace en forme de lame, dans lequel est insufflé l'air extrait des locaux, une fente étant prévue à la base du survitrage pour l'échappement de l'air vers l'extérieur.Partant d'une fenêtre de dimensions habituelles, munie par exemple d'un double vitrage, on ajoute ainsi, en hiver seulement, un survitrage délimitant une lame d'air, parcourue par l'air extrait avant que celui-ci s'échappe vers l'extérieur finalement,par la fente ménagée à la base du survitrage, cet air sortant à une température presque égale à la température extérieure, si bien que son énergie calorifique acquise au cours du passage dans les locaux a été pra tiqueuiaent " récupérée " dans sa totalité. Bien entendu, l'ouverture de la fenêtre doit provoquer l'arrêt du souffhF ge dans la lame d'air située entre le vitrage et le survitrage.A cet effet, selon une caractéristique annexe du dispositif de ventilation, la gaine de rejet d'air,conduisant l'air extrait vers cet espace délimité par le vitrage et le survitrage de la fenêtre, comporte un clapet, couplé avec un autre clapet disposé sur une gaine supplémentaire de rejet direct de l'air, les deux clapets étant commandés automatiquement par l'ouverture de la fenêtre. The extracted air, after exchange with the "new" air, still remains at a temperature sufficient to ensure a reduction in the losses of the windows, to which it is directed, according to a third fundamental idea of the method according to the invention, before d 'be definitively rejected outside. For the practical realization of this function, it is provided that the window comprises, in addition to its normal glazing, a removable external glazing delimiting with the glazing a space in the form of a blade, into which the air extracted from the premises is blown, a slot being provided at the base of the glazing for the exhaust of air to the outside. Starting from a window of usual dimensions, equipped for example with double glazing, one thus adds, in winter only, a glazing delimiting a blade d air, traversed by the extracted air before it finally escapes to the outside, through the slit made at the base of the glazing, this air leaving at a temperature almost equal to the outside temperature, so that its the heat energy acquired during the passage through the premises was practically "recovered" in its entirety. Of course, the opening of the window must stop the blowing in the air space between the glazing and the glazing. To this end, according to an annex characteristic of the ventilation device, the rejection duct air, leading the extracted air to this space delimited by the glazing and the window glazing, comprises a valve, coupled with another valve disposed on an additional sheath for direct air discharge, the two valves being controlled automatically by opening the window.
En résumé, les parois des locaux, possédant un coefficient de transmission thermique choisi pour un confort convenable, assurant le chauffage de l'air de renouvellement. Cet échange thermique ne se fait pas au détriment des déperditions par les parois, car la couche d'isolation extérieure est maintenue,par un échangeur statique (nappe conductrice en liaison avec le sol), à une température proche de celle de l'air de renouvellement, avant le passage de celui-ci dans l'échangeur de récupération de la chaleur de l'air extrait. Enfin cet air extrait épuise son énergie calorifique, en compensant les déperditions par les ouvertures vitrées.On obtient donc -une diminution importante des déperditions calorifiques des locaux, grâce à une combinaison effective des déper dit ions par les parois, par les vitrages et par le renouvellement de l'air, cette diminution des déperditions se traduisant, bien évidemment, par une économie d'énergie pour le maintien en température des locaux; -une conservation du confort, par le maintien d'un échange thermique suffisant entre l'intérieur et l'extérieur des locaux, et par un renouvellement d'air suffisant et variable; - un éclairement satisfaisant, les dimensions des fenêtres n'étant pas sensiblement diminuées;; -une diminution de l'effet de serre, due à la fois à la ventilation suffisante et à la disposition extérieure de l'isolation, laissant du côté intérieur les murs en béton ou parpaings pleins, qui possèdent une grande inertie thermique et sont capables de diffuser rapidement les apports internes. In summary, the walls of the premises, having a coefficient of thermal transmission chosen for suitable comfort, ensuring the heating of the renewal air. This heat exchange is not done to the detriment of the losses through the walls, because the outer insulation layer is maintained, by a static exchanger (conductive sheet in connection with the ground), at a temperature close to that of the air of renewal, before passing it through the heat recovery exchanger of the extracted air. Finally, this extracted air depletes its calorific energy, by compensating for the losses through the glass openings. We therefore obtain a significant reduction in the heat losses of the premises, thanks to an effective combination of the so-called ion losses through the walls, through the glazing and through the air renewal, this reduction in losses resulting, of course, in energy savings for maintaining the temperature of the premises; -a conservation of comfort, by maintaining a sufficient heat exchange between the interior and exterior of the premises, and by sufficient and variable air renewal; - satisfactory lighting, the dimensions of the windows not being appreciably reduced; -a decrease in the greenhouse effect, due both to sufficient ventilation and to the external arrangement of the insulation, leaving on the internal side the concrete walls or solid blocks, which have a high thermal inertia and are capable of rapidly disseminate internal contributions.
L'invention permet donc d'atteindre le but annoncé, en éliminant tous les inconvénients mentionnés en intro diction. The invention therefore makes it possible to achieve the announced aim, by eliminating all the drawbacks mentioned in the introduction.
Un avantage supplémentaire du procédé selon l'invention est de permettre l'obtention d'un coefficient G (mesuré en watt/m3/ C) variable,par le fait que les déperditions à travers les parois correspondent au réchauffage de l'air de renouvellement, circulant dans la lame d'air, et augmentant en fonction de ce débit qui est prévu variable selon une caractéristique du procédé.En diminuant le débit d'air, on peut ainsi obtenir un coefficient G très faible, intéressant en hiver,tandis qu'en augmentant ce débit d'air,on obtient un coefficient G élevé, permettant de supprimer la surchauffe dans les locaux en cas de fort ensoleillement,par une double action -augmentation des déperditions; -amplification du brassage et du renouvellement de l'air dans les locaux. An additional advantage of the process according to the invention is that it makes it possible to obtain a variable coefficient G (measured in watt / m3 / C), by the fact that the losses through the walls correspond to the heating of the renewal air. , circulating in the air space, and increasing as a function of this flow rate which is expected to vary according to a characteristic of the process. By reducing the air flow rate, it is thus possible to obtain a very low coefficient G, advantageous in winter, while 'by increasing this air flow, a high G coefficient is obtained, making it possible to suppress overheating in the premises in the event of strong sunshine, by a double action -increasing the losses; -increased mixing and renewal of air in the premises.
Enfin, on notera que les matériaux des couches d'isolation, n'ayant qu'une très faible capacité calori fique, se réchauffent en même temps que l'air, ce qui supprime, dans la lame d'air, tout phénomène de condensation qui risquerait de détériorer ces matériaux. Finally, it will be noted that the materials of the insulation layers, having only a very low calorific capacity, heat up at the same time as the air, which eliminates, in the air space, any phenomenon of condensation. which could damage these materials.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une construction mettant en oeuvre ce procédé
Le dessin représente partiellement, et sans respect d'aucune échelle précise, une construction établie sur un sol 1 et comprenant des murs 2 (en béton ou en parpaings pleins) qui, avec une cloison intérieure 3, délimitent deux pièces d'habitation ou autres 4 et 5, unu chape chauffante 6 étant prévue sur le sol de l'une au moins de ces deux pièces. On a aussi-indiqué une fenêtre, désignée dans son ensemble par la référence 7, et obturée par un double vitrage 8 classique.In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the single figure of the appended schematic drawing representing, by way of nonlimiting example, a construction implementing this process.
The drawing partially represents, and without respect of any precise scale, a construction established on a floor 1 and comprising walls 2 (concrete or solid blocks) which, with an interior partition 3, delimit two living rooms or other 4 and 5, a heating screed 6 being provided on the floor of at least one of these two parts. A window has also been indicated, designated as a whole by the reference 7, and closed by a double glazing 8 conventional.
Comme le montre la partie droite de la figure,les murs extérieurs 2 de la construction considérée sont revêtus, extérieurement, d'une première couche d'isolation 9, qu'une lame d'air 10 sépare d'une seconde couche d'isolation Il. La face extérieure de cette dernière couche d'isolation 11 est recouverte d'un enduit de protection 12, complété dans le sol 1 par une protection mécanique supplémentaire 13. As shown in the right part of the figure, the exterior walls 2 of the construction under consideration are coated, externally, with a first layer of insulation 9, which an air layer 10 separates from a second layer of insulation He. The outer face of this last insulation layer 11 is covered with a protective coating 12, supplemented in the ground 1 by an additional mechanical protection 13.
La couche d'isolation la plus extérieure 11 comprend, intérieurement, une nappe conductrice 14 en métal déployé, notamment en aluminium, qui se prolonge dans le sol 1 à une profondeur de 1,5 m au moins. The outermost insulation layer 11 comprises, internally, a conductive sheet 14 of expanded metal, in particular aluminum, which extends into the ground 1 to a depth of at least 1.5 m.
Une prise d'air 15, située par exemple au-dessus de la fenêtre 7, permet à l'air de renouvellement,venant de l'extérieur, d'entrer et de circuler dans l'espace dit lame d'air 10, situé entre les deux couches d'isolation 9 et 11. An air intake 15, located for example above the window 7, allows the renewal air, coming from the outside, to enter and circulate in the space called air space 10, located between the two layers of insulation 9 and 11.
Cet air n neuf " passe ensuite dans une gaine 16, qui l'amène, à travers un échangeur 17, dans les locaux considérés, en débouchant par exemple en 18 dans la pièce 4; un ventilateur de soufflage 19, à débit variable, assure la circulation de l'air à travers la gaine 16 et son envoi dans la pièce 4. This fresh air "then passes through a duct 16, which brings it, through an exchanger 17, into the premises considered, by opening for example at 18 in room 4; a blowing fan 19, with variable flow rate, ensures the circulation of air through the sheath 16 and its sending into room 4.
Une bouche d'extraction 20, ici prévue dans la pièce 5, permet d'extraite l'air vicié, qui est aspiré par un ventilateur de reprise 21 à débit variable, est envoyé dans l'échangeur 17 déjà mentionné où il cède une grande partie de sa chaleur à l'air neuf, puis est conduit, à travers des gaines de rejet d'air 22 et 23,vers une partie de la lame 10 voisine de la fenêtre 7. An extraction mouth 20, here provided in part 5, makes it possible to extract the stale air, which is sucked in by a return fan 21 with variable flow, is sent to the exchanger 17 already mentioned where it yields a large part of its heat in the fresh air, then is led, through air rejection ducts 22 and 23, to a part of the strip 10 adjacent to the window 7.
L'air est ainsi rejeté dans un espace en forme de lame 24, délimité par le double vitrage 8 et par un survitrage extérieur amovible 25, cette lame d'air 24 communiquant avec l'extérieur par une fente 26 ménagée à la base du survitrage 25. The air is thus discharged into a space in the form of a blade 24, delimited by the double glazing 8 and by a removable external glazing 25, this air blade 24 communicating with the outside by a slot 26 formed at the base of the glazing. 25.
La gaine de rejet d'air 23 comporte un clapet 27, couplé avec un autre clapet 28 disposé sur une gaine supplémentaire 29 qui permet de rejeter l'air extrait,vers l'extérieur, sans passer par la fenêtre 7. L'ouverture de cette dernière provoque automatiquement l'obturation de la gaine 23 par le clapet 27 et, simultanément, la mise en service de la gaine 29 par ouverture du clapet 28. The air rejection sheath 23 comprises a valve 27, coupled with another valve 28 disposed on an additional sheath 29 which makes it possible to reject the extracted air, towards the outside, without passing through the window 7. The opening of the latter automatically causes the sheath 23 to be closed by the valve 27 and, simultaneously, the sheath 29 to be put into service by opening the valve 28.
L'invention s'applique à des constructions de tailles diverses, pour des locaux à usage d'habitation ou autre; elle convient surtout pour des constructions de hauteur limitée, compte tenu de ce que la nappe conductrice 14 conserve une température sensiblement égale à celle du sol 1, et reste donc efficace, seulement si elle ne s'élève pas trop haut au-dessus du sol. Par ailleurs, compte tenu de ce que l'invention implique une réalisation particulière des murs et de leurs ouvertures,elle est destinée surtout à des constructions neuves,mais ceci n'exclut pas son application à la transformation de constructions déjà existantes. The invention applies to constructions of various sizes, for premises for residential or other use; it is especially suitable for constructions of limited height, taking into account that the conductive sheet 14 retains a temperature substantially equal to that of the ground 1, and therefore remains effective, only if it does not rise too high above the ground . Furthermore, taking into account that the invention implies a particular embodiment of the walls and their openings, it is intended especially for new constructions, but this does not exclude its application to the transformation of already existing constructions.
il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé de construction, d'isolation et d'aération de locaux qui a été décrit ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes conçues suivant le m2- me principe, ou correspondant à des équivalents, quelles que soient les modifications et adaptations de détail. it is understood that the invention is not limited to the single mode of implementation of this process of construction, insulation and ventilation of premises which has been described above, by way of example; on the contrary, it embraces all the variants designed according to the same principle, or corresponding to equivalents, whatever the modifications and adaptations of detail.
C'est ainsi que, pour l'évacuation et la récupération des déperditions par les parois, au lieu d'utiliser deux couches isolantes délimitant une lame d'air, on peut aussi
canaliser ces déperditions dans des zones déterminées, par l'utilisation de " ponts thermiques",et les amener ainsi vers un échangeur statique pour le réchauffage de l'air de renouvellement, cet échangeur étant un corps conducteur qui, comme la simple lame d'air, est séparé et protégé de l'extérieur par une cloison isolée. Thus, for the evacuation and recovery of losses through the walls, instead of using two insulating layers delimiting an air space, it is also possible
channel these losses into determined zones, by the use of "thermal bridges", and thus bring them towards a static exchanger for the heating of the air of renewal, this exchanger being a conducting body which, like the simple blade of air, is separated and protected from the outside by an insulated partition.
Claims (7)
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| FR8000657A FR2473161A1 (en) | 1980-01-07 | 1980-01-07 | Central heating and air conditioning - combines external insulating with air circulating system, heat exchanger and underfloor heating |
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| FR8000657A FR2473161A1 (en) | 1980-01-07 | 1980-01-07 | Central heating and air conditioning - combines external insulating with air circulating system, heat exchanger and underfloor heating |
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Also Published As
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|---|---|
| FR2473161B1 (en) | 1985-03-29 |
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