FR2507645A1 - Building with thermal energy recovery - has recovery fluid pipe network incorporated into building frame with insulation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à la récu
pération, dans un bâtiment, d'énergie thermique, parti
culièrement d'origine solaire, et aux systèmes capteurs
utilisés à cet effet.The present invention relates to the receipt
heat, in a building, heat, gone
especially of solar origin, and to sensor systems
used for this purpose.
Les solutions connues mettent en oeuvre géné-
ralement des capteurs à effet de serre,qui constituent
des éléments relativement volumineux rapportés sur le
toit ou les façades du bâtiment, dont la présence a no
tamment comme inconvénient de créer des contraintes d'or
dre architectural.Known solutions generally employ
greenhouse sensors, which constitute
relatively bulky items reported on the
roof or facades of the building, whose presence has no
so much as a disadvantage of creating gold constraints
architectural dre.
Le but de l'invention est d'apporter au pro
blème de la récupération d'énergie thermique dans un bâ
timent une solution plus rationnelle que les solutions
connues, en ce sens que sa mise en oeuvre s'insère facilement dans les techniques usuelles de construction sans imposer de sujétions particulières de structure ou d'architecture.The object of the invention is to provide the pro
problem with thermal energy recovery in a tank
a more rational solution than solutions
known, in the sense that its implementation is easily inserted into the usual construction techniques without imposing particular constraints on structure or architecture.
De façon plus précise, l'invention a pour objet un bâtiment dont l'enveloppe comporte au moins un élément muni de moyens de récupération thermique comprenant au moins un réseau capteur constitué par une ou plusieurs grilles comportant une multiplicité de conduits, qui sont soumis à l'action du flux thermique à partir duquel la récupération doit s'opérer,et sont branchés en parallèle entre deux collecteurs espacés, pour la circulation d'un fluide froid et d'un fluide chaud, respectivement, caractérisé en ce que les conduits de la grille, ou de chaque grille, sont en contact avec un matériau thermiquement conducteur, qui constitue, ou que recouvre, un revêtement à caractéristiques thermiquement absorbantes formant la peau extérieure de l'enveloppe du bâtiment, ce matériau conducteur, et/ou les conduits euxmemes, étant, vers l'intérieur, adjacent à une couche de matière thermiquement isolante. More specifically, the invention relates to a building whose envelope comprises at least one element provided with heat recovery means comprising at least one sensor network constituted by one or more grids comprising a multiplicity of conduits, which are subjected to the action of the heat flow from which recovery must take place, and are connected in parallel between two spaced collectors, for the circulation of a cold fluid and a hot fluid, respectively, characterized in that the conduits of the grid, or of each grid, are in contact with a thermally conductive material, which constitutes, or covers, a coating with thermally absorbent characteristics forming the outer skin of the building envelope, this conductive material, and / or the conduits themselves, being inwardly adjacent to a layer of thermally insulating material.
Une telle disposition signifie que les moyens capteurs sont intégrés, à la construction du bâtiment, au sein des matériaux constituant l'enveloppe étanche et thermiquement isolante du bâtiment, et qu'il ne s'agit donc pas de collecteurs ou capteurs rapportés ou plaqués sur l'enveloppe, comme dans les solutions connues. L'intégration des éléments constitutifs de l'invention peut se faire sans exiger de modification appréciable aux techniques modernes de construction de bâtiments, qui le plus souvent, pour satisfaire aux impératifs d'économie d'énergie, impliquent l'utilisation de matelas isolants pour l'exécution des couvertures et des façades. Such an arrangement means that the sensor means are integrated, in the construction of the building, within the materials constituting the waterproof and thermally insulating envelope of the building, and that it is therefore not a question of collectors or sensors attached or plated on the envelope, as in the known solutions. The integration of the constituent elements of the invention can be done without requiring any appreciable modification to modern building construction techniques, which more often than not, in order to satisfy the energy saving requirements, involve the use of insulating blankets for the execution of roofs and facades.
Le fluide passant dans les conduits est un liquide, en général de l'eau, simple ou glycolée, et sa circulation est de préférence accélérée par pompage. The fluid passing through the conduits is a liquid, generally water, simple or glycol, and its circulation is preferably accelerated by pumping.
Dans le bâtiment suivant l'invention il est possible d'obtenir soit une récupération solaire, soit une récupération sur l'air extérieur, soit une Kécupéra- tion sur les déperditions de l'enveloppe du bâtiment sous l'effet d'une "isolation dynamique", ou encore un cumul de ces types de récupération. L'action récupératrice peut être directe, si le flux thermique est d'origine solaire, en particulier pour la production d'eau chaude sanitaire. L'utilisation d'une pompe à chaleur nécessaire dans les autres cas est avantageuse s'il s'agit d'une récupération solaire, notamment pour le chauffage des locaux du bâtiment. In the building according to the invention it is possible to obtain either a solar recovery, or a recovery on the outside air, or a Kecuperation on the losses of the envelope of the building under the effect of an "insulation dynamic ", or a combination of these types of recovery. The recovery action can be direct, if the heat flow is of solar origin, in particular for the production of domestic hot water. The use of a heat pump necessary in other cases is advantageous if it is a solar recovery, in particular for heating the premises of the building.
Les caractéristiques, de l'invention peuvent être appliquées selon des modalités très diverses, que l'élément d'enveloppe à grille captrice intégrée constitue un élément de couverture ou un élément de façade. The features of the invention can be applied in very diverse ways, whether the envelope element with integrated sensing grid constitutes a covering element or a facade element.
Dans le cas d'un élément de couverture, l'invention prévoit une mise en oeuvre particulièrement avantageuse lorsque la toiture du bâtiment est constituée par un voile ou une dalle en béton que surmonte une couche de matériau ayant des caractéristiques à la fois d'isolation thermique et d'étanchéité, ce matériau étant, de préférence, à base de polyuréthane, tel que celui connu sous la dénomination DURCOAT.Les conduits de la grille sont alors successivement encastrés à force dans des rainures pratiquées, par exemple au moyen d'une défonceuse, dans la face externe du-matériau d'étanchéité et d'isolation, après application sur la paroi des rainures d'un enduit a la fois adhésif et thermiquement conducteur, et recouverts, conjointement avec la surface du matériau laissée libre entre les conduits, par un enduit de couleur noire et thermiquement conducteur, constituant le revêtement extérieur. Dans cet enduit, qui peut avoir la même composition de base que celui dont les rainures sont revêtues, la conductibilité thermique est obtenue par addition d'une poudre métallique.L'enduit formant la peau de la couverture est ayantageusement protégé du rayonnement ultra-violet -par incorporation d'un produit d'addition complémentaire choisi à cet effet. In the case of a roofing element, the invention provides a particularly advantageous implementation when the roof of the building is constituted by a veil or a concrete slab which is surmounted by a layer of material having both insulation characteristics thermal and sealing, this material preferably being based on polyurethane, such as that known under the name DURCOAT. The ducts of the grid are then successively force-fitted into grooves made, for example by means of a router, in the external face of the sealing and insulation material, after application on the wall of the grooves of a coating which is both adhesive and thermally conductive, and covered, together with the surface of the material left free between the conduits , by a black and thermally conductive coating, constituting the external coating. In this coating, which can have the same basic composition as that with which the grooves are coated, the thermal conductivity is obtained by the addition of a metallic powder. The coating forming the skin of the cover is advantageously protected from ultraviolet radiation. -by incorporating a complementary addition product chosen for this purpose.
Dans le cas d'un élément de façade l'intégration des conduits capteurs peut etre réalisée de façon particulièrement simple lorsqu'il y a une isolation thermique par l'extérieur comprenant, de façon classique, un isolant collé et/ou fixé mécaniquement sur le panneau de base, par exemple en béton, de l'élément et un enduit armé à plusieurs couches, collé sur l'isolant. Les conduits peuvent ici encore être encastrés dans des rainures pratiquées dans la face externe de l'isolant et être intégrés par collage dans une couche rendue thermiquement conductrice de l'enduit armé, dont la -couche externe de finition doit être de couleur sombre, de préférence. In the case of a facade element, the integration of the sensor ducts can be carried out in a particularly simple manner when there is thermal insulation from the outside, comprising, in a conventional manner, an insulator bonded and / or mechanically fixed to the basic panel, for example in concrete, of the element and a reinforced plaster with several layers, glued to the insulation. The conduits can here again be embedded in grooves made in the external face of the insulation and be integrated by gluing into a layer rendered thermally conductive of the reinforced plaster, the external finishing layer of which must be dark in color, preference.
L'invention sera explicitée au cours de la description qui va suivre, en référence aux dessins an nexés, dans lesquels
- la fig. 1 est un schéma représentant la couverture d'un bâtiment équipée d'un réseau capteur relié à un échangeur;
- la fig. 2 est une yue en perspective schématique d'une grille de réseau capteur, dont les conduits sont parallèles;
- la fig. 3 représente schématiquement une grille dont les conduits ont la forme de serpentins;
- la fig. 4 est une vue en perspective schématique partielle d'une toiture massive à grille captrice incorporée;
- la fig. 5 est une vue en perspective partielle d'une toiture dont la charpente supporte une couverture en bardeaux d'asphalte à double grille incorporée;;
- la fig. 6 est une vue en perspective partielle d'un élément de façade à ossature en bois, dans l'isolation thermique extérieure de laquelle est intégrée une grille d'un réseau capteur;
- la fig. 7 est une vue en coupe schématique d'une terrasse accessible, dans laquelle est incorporée une grille captrice.The invention will be explained in the course of the description which follows, with reference to the appended drawings, in which
- fig. 1 is a diagram showing the cover of a building equipped with a sensor network connected to an exchanger;
- fig. 2 is a schematic perspective view of a sensor network grid, the conduits of which are parallel;
- fig. 3 schematically represents a grid whose conduits have the form of coils;
- fig. 4 is a partial schematic perspective view of a massive roof with incorporated captive grid;
- fig. 5 is a partial perspective view of a roof, the frame of which supports an asphalt shingle roof with a double incorporated grid;
- fig. 6 is a partial perspective view of a wooden frame facade element, in the external thermal insulation of which a grid of a sensor network is integrated;
- fig. 7 is a schematic sectional view of an accessible terrace, in which a sensing grid is incorporated.
Le schéma de la figure 1 représente la toiture inclinée 1 d'un bâtiment, dans laquelle est intégré un réseau capteur 2 à circulation d'eau, pour la récupération d'énergie solaire, qui est relié à ses extrémités respectives à deux canalisations 3, 4, dont l'une comporte une pompe 5, raccordées à un serpentin 6 constituant le primaire d'un échangeur 7 dont le secondaire est formé par un ballon comportant une entrée d'eau froide 8 et une sortie d'eau réchauffée 9. The diagram of FIG. 1 represents the inclined roof 1 of a building, in which is integrated a sensor network 2 with circulation of water, for the recovery of solar energy, which is connected at its respective ends to two pipes 3, 4, one of which comprises a pump 5, connected to a coil 6 constituting the primary of an exchanger 7, the secondary of which is formed by a balloon comprising a cold water inlet 8 and a heated water outlet 9.
Dans le schéma de la figure 1 la récupération est directe, mais en vue d'une récupération indirecte l'échangeur 7 peut être remplacé par une pompe à chaleur, de préférence du type eau-eau. I1 est également possible de prévoir un schéma plus complexe comprenant deux réseaux capteurs, pour la récupération thermique, respectivement directe et indirecte, ainsi qu'un échangeur couplé au premier réseau, pour la production d'eau chaude sanitaire,et une pompe a chaleur couplée avec le second réseau, pour le chauffage des locaux du bâtiment, par exemple par air pulsé. In the diagram of Figure 1 the recovery is direct, but for indirect recovery the exchanger 7 can be replaced by a heat pump, preferably of the water-water type. It is also possible to provide a more complex diagram comprising two sensor networks, for thermal recovery, respectively direct and indirect, as well as an exchanger coupled to the first network, for the production of domestic hot water, and a coupled heat pump. with the second network, for heating the premises of the building, for example by forced air.
Le réseau capteur 2, ou chaque réseau capteur, est composé d'une ou plusieurs grilles, telles que la grille 11 de la figure 2, constituant une boucle de Tickelmann, qui comprend une série de conduits 12 d'égale longueur branchés en parallèle entre deux collecteurs tubulaires 13, 14, dans lesquels circulent respectivement de l'eau froide et de l'eau réchauffée. The sensor network 2, or each sensor network, is composed of one or more grids, such as the grid 11 of FIG. 2, constituting a Tickelmann loop, which comprises a series of conduits 12 of equal length connected in parallel between two tubular collectors 13, 14, in which cold water and heated water flow respectively.
Les conduits 12, souples et déformables, sont de préférence en matière plastique, par exemple en polyéthylène ou en PVC. Leur longueur peut aller de un à une cinquantaine de mètres, leur diametre intérieur étant avantageusement compris entre cinq et quinze millimètres. The conduits 12, flexible and deformable, are preferably made of plastic, for example polyethylene or PVC. Their length can range from one to fifty meters, their internal diameter advantageously being between five and fifteen millimeters.
Les collecteurs 13, 14, généralement faits de la meme matière que les conduits 12, ont un plus grand diamètre.The collectors 13, 14, generally made of the same material as the conduits 12, have a larger diameter.
Le raccordement 16 des conduits 12 et des collecteurs 13, 14, peut etre exécuté par soudure ou mécaniquement, par exemple grâce à une pièce de liaison.The connection 16 of the conduits 12 and the collectors 13, 14 can be carried out by welding or mechanically, for example by means of a connecting piece.
Les conduits 12 peuvent Btre rectilignes et parallèles, comme représenté à la figure 2. Ils peuvent avoir la forme de serpentins Cfig. 3) ou avoir un profil sinueux quelconque. Quant aux collecteurs 13, 14, s'ils sont normalement parallèles, leur disposition re latine peut etre différente, en vue de leur adaptation à la configuration de l'élément d'enveloppe du bâtiment dans lequel la grille est incorporée. The conduits 12 can be rectilinear and parallel, as shown in FIG. 2. They can have the form of coils Cfig. 3) or have any sinuous profile. As for the collectors 13, 14, if they are normally parallel, their Latin arrangement may be different, with a view to their adaptation to the configuration of the envelope element of the building in which the grid is incorporated.
La figure 4 représente l'intégration des conduits 12 d'une grille captrice 11 dans un élément de toiture 17 dont la base est constituée par une dalle 18 en béton, ou béton armé, sur laquelle est formée une nappe 19 d'un matériau ayant des caractéristiques dtisola- tion thermique et d'étanchéité, par exemple à base de polyuréthane par application en trois couches superposées du produit connu sous la marque DURCOAT. En plus des couches assurant l'étanchéité, une quatrième couche est coulée, d'une épaisseur supérieure au diamètre des conduits 12. Dans la face externe de la nappe 19 sont exécutées, par une défonceuse par exemple, des rainures cylindriques 21 d'un diamètre au plus égal à celui des conduits 12 et d'une profondeur inférieure à ce diamètre. FIG. 4 represents the integration of the conduits 12 of a sensing grid 11 in a roofing element 17, the base of which is constituted by a concrete slab 18, or reinforced concrete, on which is formed a sheet 19 of a material having thermal insulation and sealing characteristics, for example based on polyurethane by application in three superimposed layers of the product known under the brand DURCOAT. In addition to the sealing layers, a fourth layer is poured, of a thickness greater than the diameter of the conduits 12. In the external face of the ply 19 are executed, by a router for example, cylindrical grooves 21 of a diameter at most equal to that of the conduits 12 and a depth less than this diameter.
La paroi de chaque rainure est enduite d'un produit 22 thermiquement conducteur et collant, par.exemple du
REVCOAT, dans lequel la conductibilité thermique est obtenue par addition de particules métalliques. Les conduits 12 sont ensuite enfoncés à force dans les rainures 21, au contact de l'enduit 22. Par dessus l'ensemble de la toiture on projette une couche 23 anti-W thermiquement conductrice, par exemple une couche de REVCOAT noir sur laquelle sont saupoudrées de fines particules métalliques, dont l'incorporation est achevée par une deuxième couche de REVCOAT noir.The wall of each groove is coated with a thermally conductive and sticky product 22, for example the
REVCOAT, in which the thermal conductivity is obtained by adding metallic particles. The conduits 12 are then forced into the grooves 21, in contact with the coating 22. Over the entire roof is projected a layer 23 thermally conductive anti-W, for example a layer of black REVCOAT on which are sprinkled with fine metallic particles, the incorporation of which is completed by a second coat of black REVCOAT.
Les collecteurs 13, 14 sont collés ou libres par rapport au support des conduits 12, constitué par la nappe isolante et étanche 19 et ils sont raccordés d l'équipement central de récupération thermique (ballon, pompe à chaleur). The collectors 13, 14 are glued or free relative to the support for the conduits 12, constituted by the insulating and waterproof sheet 19 and they are connected to the central heat recovery equipment (tank, heat pump).
Suivant l'exemple de la figure 5, deux réseaux capteurs différents, l'un pour le réchauffage direct de l'eau chaude sanitaire, l'autre pour la récupération indirecte par pompe à chaleur, sont intégrés dans un élément de couverture 26 porté par une charpente en bois. According to the example in FIG. 5, two different sensor networks, one for direct heating of domestic hot water, the other for indirect recovery by heat pump, are integrated in a cover element 26 carried by a wooden frame.
Les serpentins 12a, 12b des deux grilles, parallèles et décalés l'un par rapport à l'autre, sont retenus par des lattes 27 espacées et parallèles, qui sont clouées sur des plaques en contre-plaqué 28 fixées sur des pannes 29 de la charpente. Pour assurer la conductibilité thermique une feuille d'aluminium 31, avec laquelle les conduits 12a, 12b sont en contact, est appliquée sur la face externe de l'ensemble formé par le contre-plaqué 28 et les lattes 27. Ces dernières servent en outre à la fixation, au moyen de crochets 32, c'est-à-dire "! la française", de bardeaux d'asphalte 33, ou d'ardoises, assurant l'étan- chéité de la couverture.Des panneaux d'isolation 34, par exemple en laine de verre ou en polystyrène, sont retenus au-dessous du contre-plaqué 28 par des plaques 36, par exemple à base de plâtre et de polystyrène, qui sont fi xées sur la charpente.The coils 12a, 12b of the two grids, parallel and offset from one another, are retained by spaced and parallel slats 27, which are nailed to plywood plates 28 fixed to purlins 29 of the frame. To ensure thermal conductivity, an aluminum sheet 31, with which the conduits 12a, 12b are in contact, is applied to the external face of the assembly formed by the plywood 28 and the slats 27. The latter also serve to the fixing, by means of hooks 32, that is to say "! la française", of asphalt shingles 33, or of slates, ensuring the waterproofing of the cover. Insulation panels 34, for example glass wool or polystyrene, are retained below the plywood 28 by plates 36, for example based on plaster and polystyrene, which are fixed to the frame.
Pour la pose " I'américaine". des bardeaux d'asphalte 33, c-' est-à-dire par clouage et/ou collage sur le contre-plaqué 28 muni de la feuille d'aluminium 31, les lattes 27 sont supprimées et les serpentins 12a, 12b sont encastrés dans des rainures analogues aux rainures 21 de la figure 4, exécutées dans la face externe du support constitué par les plaques 28 en contre-plaqué,
Au lieu des bardeaux d'asphalte, ou ardoises 33, qui sont de couleur sombre, on peut utiliser avec un moins bon rendement, des tuiles.For the "American" installation. asphalt shingles 33, that is to say by nailing and / or gluing on the plywood 28 provided with the aluminum sheet 31, the slats 27 are eliminated and the coils 12a, 12b are embedded in grooves similar to the grooves 21 in FIG. 4, executed in the external face of the support constituted by the plates 28 made of plywood,
Instead of the asphalt shingles, or slates 33, which are dark in color, tiles can be used with less efficiency.
La figure 6 représente un élément de façade comportant des montants d'ossature en bois 41 sur lesquels est fixé, vers l'extérieur, un support 42 formé lui aussi de plaques en contre-plaqué, dans la face externe desquelles sont taillées des rainures 43 qui reçoivent les serpentins 12 de la grille captrice coincée tout entière à force dans les rainures et collée par l'enduit primaire 44, par exemple à base de ciment-colle et de graphite appliqué sur le contre-plaqué 42. Un enduit de finition, comprenant une armature 46 en toile de verre ou en treillis, et une couche de parement 47 plus plastique, qui constitue la peau extérieure de la façade du bâtiment, recouvre l'enduit primaire 44. Des panneaux isolants 48 sont disposés entre les montants 41 de l'ossature. FIG. 6 represents a facade element comprising uprights of wooden frame 41 on which is fixed, towards the outside, a support 42 also formed of plywood plates, in the external face of which are cut grooves 43 which receive the coils 12 of the sensing grid wedged entirely by force in the grooves and bonded by the primary coating 44, for example based on thin-set mortar and graphite applied to the plywood 42. A finishing coating, comprising a frame 46 of glass cloth or lattice, and a more plastic facing layer 47, which constitutes the outer skin of the building facade, covers the primary coating 44. Insulating panels 48 are arranged between the uprights 41 of the framework.
Lorsque l'élément de façade constitue un mur muni d'une isolation thermique par l'extérieur, les rainures 43 sont exécutées dans la face externe des panneaux isolants-fixes sur le parement externe du mur, les conduits capteurs 12 enfoncés dans les rainures étant, comme à la figure 6, noyés dans l'enduit primaire 44 puis recouverts par l'enduit de finition armé. When the facade element constitutes a wall provided with thermal insulation from the outside, the grooves 43 are executed in the external face of the insulating-fixed panels on the external facing of the wall, the sensor conduits 12 inserted in the grooves being , as in Figure 6, embedded in the primary coating 44 and then covered by the reinforced finishing coating.
Dans la terrasse accessible de la figure 7 les conduits 12 de la grille réceptrice sont posés sur une couche 51 d'isolant, en polystyrène ou polyuréthane par exemple, qui repose su un soubassement 52, Une armature métallique 53 est appliquée au contact des conduits et l'ensemble est. noyé dans une dalle flottante en béton armé-54, de faible épaisseur, ayant un revêtement extérieur 56 de couleur relativement sombre, tel qu'une peinture ou un dallage. In the accessible terrace of FIG. 7, the conduits 12 of the receiving grid are placed on a layer 51 of insulation, made of polystyrene or polyurethane for example, which rests on a base 52, a metal frame 53 is applied in contact with the conduits and the whole is. embedded in a floating slab of reinforced concrete-54, of small thickness, having an outer covering 56 of relatively dark color, such as a paint or a paving.
Dans le présent mémoire le terme "bâtiment" englobe tout élément de construction obtenu en prefabri- cation lourde ét qui, à ce titre, peut avoir la structure caractéristique de l'invention. In the present specification, the term "building" includes any construction element obtained in heavy prefabrication and which, as such, may have the characteristic structure of the invention.
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Applications Claiming Priority (1)
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| FR8111420A FR2507645A1 (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Building with thermal energy recovery - has recovery fluid pipe network incorporated into building frame with insulation |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8111420A Granted FR2507645A1 (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Building with thermal energy recovery - has recovery fluid pipe network incorporated into building frame with insulation |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| OA07121A (en) | 1984-03-31 |
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| FR2507645B1 (en) | 1984-08-17 |
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