FR2709319A1 - Les bâtiments thermo-actifs. - Google Patents

Abstract

Un bâtiment thermo-actif est une construction destinée à réaliser d'importantes économies d'énergie, en se maintenant perpétuellement dans une température et une hygrométrie régulièrement confortables. L'énergie émise par la lumière extérieure et la fraîcheur et l'humidité fournies par le sol, constituent les éléments de base pour le maintien de ce confort. Un bâtiment thermo-actif est une construction anti-bruit, elle se comporte en radiateur l'hiver et en climatiseur l'été. Il peut se réaliser en plein désert du sahara ou en montagnes enneigées, ceci, quelque soit le nombre d'étages, l'usage, et la superficie. Une importante quantité d'eau chaude domestique ou industrielle est paralèllement fournie par la construction. Un bâtiment thermo-actif se réalise avec des matériaux courants et compétitifs, C'est une technique trés simple et efficace. elle constitue un tout.voir figure annexée. Un bâtiment thermo-actif est équipé d'une isolation thermo-régulatrice qui agit et maintient son confort en fonction des conditions climatiques à l'éxtérieur. C'est une isolation active (vivante) chaude l'hiver et fraîche l'été, ceci d'une manière autonome et naturelle.

Description

D E S C R I P T I 0 N

La présente invention dont le titre "Bâtiments Thermo-actifs" appartient au domaine de la construction des bâtiments individuels ou collectifs nécessitants le confort thermique et les économies d'énergie. Traditionnellement,le maintien d'un bâtiment dans un confort thermique régulier et constant,nécessite des installations de chauffage et de climatisation importantes et perfermantes,ainsi qu'une isolation thermique appropriée et de qualité.Lesquelles installations demandent un apport permanent en énergie thermique

I0 ou électrique non renouvelable,parfois dégradante pour l'enviro-

nnement et surtout couteuse, nécessitant un entretien fréquent

et honéreux.

La technique de construction des bâtiments traditionnels en Il'occurrence celle utilisée pour le confort thermique,n'a pas priorie apporter de solutions crédibles et efficasses qui insite l'homme publique ou le promoteur immobilier à les exploiter,a cause entre autre du cout élevé des installations,du manque parfois

d'énergie surtout dans les régions difficiles d'acces.

.J Les bâtiments thermoactifs selon l'invention,permettent de remédier à ces inconvenients. Ils apportent ainsi les solutions techniques appropriées.Lesquelles solutions sont aujourd'hui confirmées après les résultats observés sur le premier bâtiment z thermo-actif d'essai et de démonstration.Voir figure Il.

Selon l'invention,un bâtiment Thermo-actif est constitué princi-

palement selon une première caractéristique,d'une isolation

thermo-active de sa structure porteuse ( gros-oeuvres) matéria-

O lisée par un fluide caloporteur exemple 1 air. En convection perma-

nente,ce dernier transmet et répartit la chaleur et ou la fraicheur a cette structure composée il faut le préciser,des dalles,des murs porteurs,et eventuellement des cloisons et escaliers etc....Cette chaleur et cette fraicheur sont fournies respectivement par des D5 capteurs de lumière,fixés sur les fa ades extérieures partielles ou totales du bâtiment d'une part,et Var le sol ou par un vide

sanitaire eventuel,ou simplement de 1 extérieur ambiant d'autre part.

Les éléments fondamentaux qui caractérisent un bâtiment thermo- actif sont: premièrement l' Isolation Thermo-aetive matérialisée par 0 l'air thermo-régulateur de la temperature de confort dans les étages, deuxiemement le Capteur de lumière qui fournie la chaleur necéssaire et indispensable à l'équilibre thermique de la construction troisiè- mement la structure porteuse (gros oeuvres) qui constitue l'inertie thermo-active pour le chauffage et la climatisation,quatrièmementh5 le système d'échange thermique avec le sol pour la climatisation, cinquiemerent les fen&tres thermo-actives composées d'un. triple vitrage. Selon des modes particuliers de conception et de réalisation, la fraicheur utilisée pour la climatisation du bâtiment est fournie par le sol, au moyen d'un reseau d'échange thermique enfouilli a une certaine profondeur.Ce réseau peut être remplacé par tout autre

système similaire susceptible de rafraichir ce bâtiment.

L'air qui matérialise l'isolation thermo-active peut être remplacé

par tout autre fluide liquide ou gazeux.

IO Le capteur de lumière peut être remplacé par un capteur équivalent,

dont le role est de provoquer directement ou indirectement la con-

vection du fluide (air) de l'isolation thermo-active.Laquelle convec-

tion est activge par la chaleur fournie par ce capteur.

Ir La régulation thermique autrement dit la température de confort

de la structure porteuse du bâtiment therm-actif,est maintenue régu-

lièrement constante grace a l'isolation therm-activec'est à dire l'air thermo-régulateur en convection permanente.Cette température

de confort général peut être obtenue par tout autre système équiva-

2" lentpermettant le chauffage ou la climatisation de cette structure.

Les fenêtres thermo-actives sont constituées d'un triple vitrage, dont la température de chacune des vitres varie volontairement ou non selon les saisons.Ceci sous les effets directs de la chaleur oude la fraicheur transmise par le fluide en convection qui rappelons le

constitue l'isolation thermo-active.

L'invention est illustrée par les figures annexées citées dans l'ordre de la manière suivante; rFigure I,elle représente une vue schematique globale dtun bâtiment t-ermo-actif tel que celui décrit dans cette invention.Le choix d'une construction en deux etaces constitue une préférence plutot Cuture généralité.C'est une f izure qui parait mieux expliciter le contenu technioue gênéral de la déscripton.Il est a préciser que 1a technique de construction thermo-active s'aoolique sur tout bâtiment individuel ou collectif,quelaue soit la superficie et le

nombre d'tétaFes et quels que soient 1 fusage et le lieu.

Figure 2, elle illustre le batiment de la figure I dans le phase : dite de regulation thermique ou de chauffage pendant les périodes froides (hiver.Pendant cette o-ération les fenêtres de ventilation (IL) et (h3) sont fermrées,ce qui oermettrait à la chaleur répartie

en permanence par l'isolation (3)-de s'accumuler dans la construc-

tion pour son chauffage.

Figure 3,montre le meme bâtiment de la figure I dans la phase dite de climatisation ou de régulation thermique en périodes chaudes (été).Les fenêtres de ventilation sont cette fois çi fermées,ce qui permettrait a la chaleur excedentaira dans la structure porteuse du

a.ohtiment de s'évacuée vers l'extérieur ambiant.Cette convection natu-

relle entraine automatiquement un appel d'air frais et humide du sol Il ou du vide sanitaire eventuel,Lacuelle fraicheur et humidité

m.aintienn-ent le confort désiré dans l'ensemble de la construction.

Figure: 4, représente un bâtiment thermo-actif en coupe partielle.

Cette vue montre les éléments essentiels qui le caractérisent, a savoir,le capteur de lumière (I)et la vitre (2),l'isolation therm- active (3) matérialisée par l'air calo et frigoporteur,la structure5 porteuse constituée des dalles entre étages (5) et au sol (8),des parois porteuses (4),et eventuellement de tout autres eléments faisant partie des gros oeuvres du batiment,et enfin le système d'échange thermique (IO) dans le sol (II) et eventuellement le vide sanitaire (9).I0 Figure: 5,elle montre le bâtiment therm-actif de la figure; 4)dans

la phase de régulation thermique en périodes de froid. C'est la phase dite de chauffage actif.

i Figure: 6,elle illustre le bâtiment therm-actif dans la phase de régulation thermique en périodes de chaleur.C'est la phase dite de

climatisation active.

Figure: 7,C'est une vue en gros plan en coupe partielle des fenetres

2C thermo-actives du bâtiment précité.Ce détail montre le triple vitra- ge ainsi que le reste des éléments de la construction.

Figure:8, la même vue que celle de la figure (7),elle montre l'itinéraire de la chaleur en convection entre les vitres internes25 des fenêtres therm-actives d'une part, et dans la structure porteuse d'autre part.C'est la phase dite de chauffage par fenêtres et par structure porteuse des étages et donc de l'ensemble du bâtiment. Figure:9,C'est aussi la même vue que celle de la figure (7),elle

C représente l'itinéraire de la fraicheur entre les vitres externes des fenêtreset dans le reste de la structure porteuse.Cette frai-

cheur rappelons le,provient du sol sous l'effet de la chaleur fournie par les capteurs de lumière(I).C'est la phase dite de clima- tisation par fenêtres et par structure porteuse. Figure IO, elle illustre un batimnt thermo-actif sans étages,d'une grande ou petite superficie.Cet- 'e construction est réalisée selon!a meme technique thermo-active qu'un batiment a etages.Exemples de réalisations: Maison individuelle,grand ensemble type centre ommercialsportifindustriel etc... Figure:II,elle représente une vue générale du premier bâtiment thermo-actif d'essai et de démonstration.Cette architecture cons- titut une particularité et non une généralité.Car et c'est très important de le signaler etdelepréciser,cette invention s'applique d'une manière universelle sur toute construction thermo-active

quelque soit sa forme architecturale,son volume,son usage,le lieu géographique,le climat et la région,.o.

-4

En référence à ces dessins,un bâtiment thermo-actif est carac-

térisé par les éléments fondamentaux précèdement cités à savoir,

le Capteur de lumière,l'Isolation thermo-active,la Structure por-

teuse,le système d'échange thermique avec le sol,et enfin les fenêtres thermo-actives.

La description et le principe de fonctionnement d'un bâtiment

thermo-actif sont les suivants. (se reférer aux figures!2,et-5) Lorsque la lumière du jour composée de rayons directs et diffus

frappe la vitre extérieure(2),les rayons réfractés sont instanta-

I0 nément captés par le capteur de lumière (I) qui les transforme en chaleur.Plongé dans le fluide en l'occurrence l'air (3),ce capteur transmet directement ou indirectement sa chaleur à cet air qui, sous l'effet de la températurese met aussitôt en convection dans toute la structure porteuse du batiment.Cette convection naturelle I5 et autonome permet à cette chaleur de staccumuler lentement dans la masse de la construction tels que: Dalles,parois porteuses, cloisons,etc...ou elle est stockée,pour être ensuite modérément restituée par rayonnement thermique a l'interieur habitable et exploitable du bâtimentoCes opérations constituent ce qu'on appelle la phase de régulation thermique de la construction en périodes de

froid.Le mode de chauffageetdeconbrt thermique sont obtenus exclu-

sivement par rayonnement thermique de l'ensemble des parois du batiment, ce qui exclut tout mouvement d'air à l'intérieur habitable,

ce qui perturberait le bien être des occupants.

La structure porteuse dont l'inertie thermique des parois qui la constituent est determinée avec précision,permet à la température

- dans le batiment de demeurer régulièrement constante et voisine de la température de confort.

C'est l'air chaud en activité permanente dans la structure porteuse, qui est à l'origine du maintien du confort thermique dans la totalité du bâtiment.Cet air constitue l'isolation thermo- active précitée.C'est une isolation (vivante),dont le role est de5 transmettre la chaleur ou la fraicheur là ou il faut dans tout le

- b&timent,afin de maintenir un confort thermique parfait et durable.

Cette isolation active est généralement et constamment tempérée, elle est chaude quand il fait froid à l'extérieur et fraiche quand il fait chaud.Par analogie mesurée avec la peau et le sang qui IO régularise la température d'un corps,l'isolation thermo-active régularise egalement la température de confort à l'interieur d'un

bàtiment.La différence est que la chaleur pour le corps est produite par réaction chimique,alors que pour un bâtiment thermo-actif cette chaleur est fournie par des capteurs de lumières.Ce comportementI5 thermique transforme la structure porteuse en un gigantesque radia- teur dans lequel circule un fluide caloporteur en 1 occurrence l'air-

En périodes chaudes de l'année,la lumière directe et diffuse(24) incidente sur le capteur (I),crée sous l'effet de son intensité un surchauffe de l'isolation thermo-active autrement dit de l'air (3)20 en convection dans la structure oorteuse,composée rappelons le des parois porteuses (h),des dalles (5),etc...ce qui provoquerait une élévation de la température de confort dans le bâtiment.C'est alors qu'un thermostat prévu à cet effet,actionne automatiquement les fenêtres de ventilation (I4l situées à la hauteur de chaque étage,95 Cette dépression entraine 1 évacuation instantanée de la chaleur excédentaire dans l'isolation thermo-active.L'ouverture de ces fenêtres permet à l'air chaud d'appeler à son tour l'air frais en provenance du sol (II} et eventuellement du vide sanitaire(9) ou simplement directement de l'extérieur(I8).Le système d'échange50 thermique (IO) enfouilli dans le sol et qui est composé d'un réseau de canalisation a la manière d'une toile d'araignée, favorise l'échange thermique entre l'air en circulation naturelle et le sol. La température de cet air chargé de frigorie,depend de sa vitesse d'écoulement,de la section des canalisation,et surtout de la pro-M5 fondeur a laquelle ce réseau d'échange est situé.La persistance de la lumière intence sur le capteur(I)fait maintenir sa température élevée qui,au contact de l'air thermo-régulateur (3) accélère la convection de celui çi qui a son tour accélère l'appel d'air frais

du sol et le cycle continu.Cette opération persiste jusqu' a ce quei la température de confort dans le bâtiment soit atteinte.Une fois le rafraichissement de la structure porteuse est établi,1e thermo-

stat précité actionne de nouveau la fermeture des fenêtres de ventilation (I4)oLaochaleur est à nouveau conservée et. l'appel de la fraicheur du sol est stoppé.h5 Les figures 2 et 3 illustrent ainsi le principe de fonctionnement précité.Ce sont ces deux phases l'une de chauffage l'autre de clima-

tisation qui sont a l'origine du maintien du bâtiment thermo-actif, dans un confort thermique parfaitement equilibré et ceci d'une manière strictement naturelle, autonome,et sans énergie autre que50 la lumière du jour.

- 6 - Le débit de chaleur nécessaire a l'équilibre thermique d'un bâtiment thermo-actif est en permanence et quelque soit la période de l'année,controlé par le thermostat placé dans le bàtiment.C'est grace a son action de commande sur les fenêtres de ventilation(I4), que le débit de chaleur et de fraîcheur est modulé.Ces derniers il

faut le rappeler sont fournis par la lumière du jour et par le sol.

Certains bâtiments thermo-actifs à usage administratif par exemple, n4cessitent non seulement le confort thermique,mais aussi IOun confort visuel complémentaire caratérisé par un apport suffisant de lumière du jour,indispensable à l'activité des occupants.C'est

à cet effet que des fenetres thermo-actives sont conçues pour équi-

per ce types de bâtiments.Lesquelles sont illustrées par les figures

7,8,9 annexées.

I5 Une fenêtre thermo-active est constituée principalement d'un triple vitrage 36,37,38.A la base et à la hauteur de ces vitres sont prévus des passages de chaleur 40 et 33,et des passages de fraicheur 34 et 4I. Pendant la phase dite de chauffage actif du batiment voir figure:8,les passages 40 et 33 sont ouverts tandis que ceux 34 et 4I sont fermés.L air chaud thermo-régulateur (27) mis en convection par

la chaleur dégagée par le cteur da e lurmière (I),continue son ascen-

sion entre les vitres(37)et(36)pour atteindre les couloirs (6)prévus

dans les dalles ou planchers (5)qui constituent les sols et les pla-

fonds des différents étages.Ces vitres prennent alors la chaleur véhiculée par cet air chaud pour d'une part,la restituer modérément par rayonnement thermique à l'intérieur de l'étage,et d'autre part, pour isoler celui 9i du froid qui règne à l'extérieur.Pendant ce tempsla vitre (38> demeure froide et indépendante du milieu interne

du bâtiment,ce qui rendrait les deperditions négligeables.

Pendant la phase dite de climatisation active,voir figure 9,1es passages précités (33)et(40) sont fermés.L'air frais (I9) appelé du sol et ou du vide sanitaire,ou simplement de 1'extérieur,sous 351 l'effet direct de la lumière intence qui frappe le capteur'I' cet

air est canalise entre les vitres (37) et (3) pour finir par s'éva-

cuer par les fenêtres de ventilation (I4) dont l'ouverture et la fermeture sont commadées par le thermostat cité plus haut.A signaler que les passages précités sont eventuellement commandés par ce Osysteme thermostaté.Cet opération permet à la vitre interne (36) de demeurer neutre et totalement independante de la chaleur qui règne

à l'extérieur.

Comme la structure porteuse du bâtiment thermo-actif,la fenStre -5 thermo-active se comporte ainsi comme un radiateur en périodes de

froid et comme climatiseur en périodes de chaleur.Ceci due à l'iso-

lation thermo-active matérialisée par!e fluide thermo-r4gulateur(3).

Pour arreter la lumière directe du jour,un rideau store (35) reflec-

teur et réglable est prévu entre les vitres (37 et (38).

-7 - Le bâtiment thermo-actif decrit dans cette invention est illustré par les figures principales entre autre I,2,et 3,suivies des figures complémentaires détaillant les differents éléments

fondamentaux qui le caractérisent.

La figure I représente une vue schématique détaillant les parties principales qui définissent un bâtiment thermo-actif.C' est une construction e deux étages choisie comme étant l'exemple le

plus representatif de l'invention.C'est un choix de figure préfé-

IO renciel et non général.Car la présente technique de construction d'un bâtiment thermo-actif s'applique à toutes constructions de bâtiments quelque soient:le nombre d'étage et la superficie,le lieu et l'usage.Par exemple,la réalisation d'une simple maison individuelle ou d'un bâtiment à plusieurs étages,ou simplement I5 d'un grand ensemble type complexe sportif,touristique,commercial,

administratif, etc...

Des observations faites sur un bâtiment thermo-actif expérimental ont révélé que: Les conditions climatiques extrêmes extérieures

n'influent pas sur le bilan et le confort thermique et hygrométri-

que dans le bâtiment.Par exemple,le vent,la pluie,la neige, le froid et la chaleur excecifs n'agissent Vas ou très peu sur le

fonctionnement thermo-hygrométrique de 1 ensemble de la construc-

tion. Quelle que soit la situation géographique définie par la latitude et la longitude,et quelle que soit l'altitude,autrement dit qu'un bâtiment thermo-actif soit réaliser en plein desert du sahara,ou dans les hautes montagnes enneigées,ou dans les régions cotières

3D réputées humides,touts ces paramètres et ces données qui eondi-

tionnent le bilan thermique ne constituent aucune entrave pour

la réalisation de tels bâtiments.

L'humidité résiduelle excedentaire dans un bâtiment thermo-actif est constamment illiminée et en même temps régulée par l'isolation thermoactive.Celle çi est perpetuellemnt activée par la chaleur fournie par le capteur de lumière d'une part,et par la fraicheur humide fournie également par le sol d'autre part.Ce phénomène, autrement dit ce comportement,interesserait les régions cotières 0 généralement humides, ce quiajoute à leur confort thermique un

confort suplémentaire sanitaire et une vie prolongée de la cons-

truction L'energie de base pour le fonctionnement thermique d'un bâtiment

thermo-actif est composée de la lumière diffuse et directe exté-

rieure.A defaut de celle çi par ciel longuement nuageux par exem-

ple,Cette énergie est temporairement remplacée par une énergie d'appoint thermique ou éléctrique.cette dernière ne constitue que IO % de l'energie totale reçue pour le cas du sud de l'europeo

La chaleur et la fraîcheur rayonnantes à l'intérieur d'un bâtiment thermo-actifcréent une atmosphère seine et equilibrée.

Celle çi est traduite par une température,une hygrométrie,et une ambiance phonique très confortable pour les occupants et les biens.5 Ce sont les parois verticales et horizontales qui matérailisent la structure porteuse (gros oeuvres) de la construction thermo-

active qui sont a l'origine de ce confort.Ellesemettent modérément et régulièrement la chaleur quel-eur transmet le fluide calo et frigoporteur en l'occurrence l'airqui constitue l'isolationI0 thermo-active. Ce ci est très interessant a signalerscar ce mode de fonctionnement thermique annule tout mouvement d air dans les différentes cellules du bâtiment,meme fenêtres et portes alter- nativement ouvertes ou fermées pour renouveler l'air ambiant par exemple.Ce dernier ajoute au confort précité un confort sensorielI5 complémentaire.Tout renouvellement d'air dans l'ensemble d'un bâtiment thermo-actif n'entraine en aucun cas ni la chute ni la

montée de la température de confort.Cet aspet qualitatif intéré- sserait plus particulièrement les bâtiments à usage: hospitalier, laboratoire de précision, centre informatisé,complexe sportif,20 complexe touristique,etc...

A des fins diverses,une importante quantité d'eau chaude a des

températures volontairement ou non variables,est produite par les capteurs de lumière qui couv rent partiellement ou totalement25 les façades extérieures de la construction.Cette eau est instan- tanement stockée dans une reserve discrètement situé dans l'isola-

tion thermo-active. La température de confort et l'hygrométrie sont sélectionnées à volonté automatiquement ou manuellement et en tout moment au moyen d'un thermostat de controle et de régulation thermique placé à l'intérieur habitable de la construction.Ce thermostat agit sur l'isolation thermo-active élément moteur de cette inven- tion.La température précitée a titre d'exemplevarie entre 20 et35 2 C pour l'habitat,et entre I5 et 60 C pour l'industrie ou pour 1 agriculture. Dans les deux cas,la température choisie demeure a peu prêt constantante avec une tolerance de plus ou moins un degré centigrade,et une humidité de plus ou moins quatre pour cent.c0 Des observations expérimentales ont permis de constater qu'il est

possible dans une même journée,de passer de la phase chauffage a la phase climatisation du dit bâtiment thermo-actif.Ceci quelsque soient; le lieu et les dimensions de la construction.Il est egale-!45 ment possible de moduler la chaleur et l'humidité qui gèrent ce confort.

Il a été constaté aussi,que la structure porteuse d'un bâtiment thermoactif dans son ensemble,offre un confort accoustique remar-50 quable, tout en isolant parfaitement pour ne pas dire totalement son intérieur habiatble du bruit extérieur.Cet avantage constitue

un élément non négligeable dans le confort en général.

Un bâtiment thermo-actif est une construction autonome,elle fonctionne d'une manière naturelle sans installation électrique ou mécanique compliquée.En l'absence de lumière directe emise par le soleil,la lumière diffuse par l'environnement suffit à elle seule ' maintenir le confort dans le bâtiment.En revanche, l'abandance de la lumière directe(dans le desert par exemple), accentue la climatisation.autrement dit,plus le soleil est fort plus le bâtiment est efficassement climatisé. Une construction thermo-active se réalise avec des matériaux courants, disponibles, IO et compétitifs.C'est une technique de réalisation à la fois simple et efficace.Des années de recherches scientifiques et techniques

appliquées,ont permis de résoudre les problèmes majeurs et prio-

ritaires liés à la construction des bâtiments en particulier, leur confort thermique,hygrométrique et accoustique.Ces travaux I5 théoriques et expérimentaux ont permis également de contibuer à

l'économie d'énergie et a la sauvegarde et au respect de ltenviro-

nnement.La technique de construction thermo-active est un tout.

- o1 - 2709319 ói après sont citées les références et les désignations des différents eléments qui constituent un bâtiment thermo-actif,afin

de permettre au lecteur de mieux se repérer.

Références Désignations I - Capteur de lumière et producteur de chaleur 2 - Vitre filtrante extérieure - Isolation Thermo-Active et régulatrice de la

I0 température de confort du batiment.

4 - Structure porteuse (gros oeuvres) composée des dalles ou planchers,des parois porteuses,des

cloisons eventuelles, etc...

- Dalles ou planchers entre etages. 6 - Couloirs de circulation d'air (2) dans les

dalles ou planchers.

7 - Intérieur d'étage 8 - Dalles ou planchers au niveau du sol 9 - Vide sanitaire (Facultatif) I0 - Réseau d'échange thermique entre l'air appelé

de ltextérieur et le sol vers le batiment.

II - Sol I2 - Entrées d'air extérieur vers le réseau (I0) I) - Passage d'air frais en provenance du sol et es2 du vide sanitaire eventuel I4 Fenetres de ventilation et d'évacuation de chaleur excedentaire dans le batiment I5 - Passage d'air chaud ou frais entre l'isolation

(2) et les dalles ou planchers.

h0 I6 - Réserve d'eau chaude (facultative)

I7 - Passage d'air frais entre les étages.

I8 - Milieu extérieur ambiant I9 - Air frais en convection dans la structure porteuse (4) x5 20 - Renouvellement d'air extérieur dans le réseau

d'échange thermique (I0).

2I - Chaleur excédentaire évacuée du bâtiment vers l'extérieur. 22 - Air frais en circulation dans le réseau (IO) 23 - Air frais appelé par convection du vide sanitaire vers le bâtiment.

24 - Lumière incidente extérieure.

- Fraicheur transmise a l'intérieur de chaque étage du batiment 26 Chaleur transmise par la structure porteuse IO (4) sous forme de rayonnement thermique

l'intérieur du batiment.

27 - Air chaud en convection,thermo-régulateur de

la structure porteuse de tout le bâtiment.

28 - Air chaud en circulation dans les dalles ou

I5 planchers.

29 - Air chaud pénetrant dans les couloirs desdalles

et planchers.

- Chaleur rayonnée par les dalles ou planchers

au sol.

3I - Chaleur rayonnée par les dalles ou planchers au plafond 32 - Cadre de la fenêtre thermoactive 33 - Passage supérieur d'air chaud entre les vitres

internes 36 et 37.

r 34 - Passage supérieur d'air entre les vitres

externes 37 et 38.

- Rideau reglable 36 - Vitre interne de la fenêtre thermo- active

37 - Vitre intermediaire de la fenêtre thermo-

active 38 - Vitre externe de la fenêtre thermo-active

39 - Chaleur rayonnée par la vitre interne 36.

- Passage inferieur d'air chaud entre les

vitres internes 36 et 37.

4I - Passage inferieur d'air entre les vitres

externes 37 et 38.

- I2 -

Repères Désignations 42 - Voile isolant et réflecteur de la lumière 1E3 Soupapes de ventilation du bâtiment,comme les fenêtres de ventilation (I4),elle sont actionnées par le thermostat de controle placé dans la construction.

1h> Isolation thermique de la terrasse.

Isolation thermique des fagades non éclairées

par la lumière directe.

- I3 -

R E V E N D IC AT I 0 NS

I/ Le confort thermo-actif est une technique de construction destinée à maintenir un bâtiment dans une température et une hygrométrie régulièrement confortableset permanentes.L'énergie de base utilisée pour le maintien de ce confort est la lumière emise par le soleil.Ce bâtiment thermo-actif précité caractérisé en ce qu'il est constitué d'un vitrage (2) et d'un capteur de

lumière et producteur de chaleur (I),l'ensemble couvrant totale-

ment ou partiellement les façades extérieures du dit bâtiment.

Ce capteur transmet la chaleur qu'il crée à partir de cette I0 lumière à une isolation thermo-régulatrice(3) matérialisée par un fluide calo et frigo-porteur entre autre l'air.Sous l'effet de cette chaleur,cet air est mis en convection autour et dans la structure porteuse du batiment. Laquelle structure massive (4)

appelée couramment gros oeuvres est formée par les parois porteu-

I5 ses,les dalles ou planchers aux sols et aux plafonds,les cloisons eventuelles,etc...quant à la fraicheur nécessaire à l'équilibre thermique de la construction thermo-active,elle est fournie par le sol(II) au moyend'un réseau d'échange thermique entre l'air

appelé de l'extérieur (I8) et ce sol d'une part,et du vide sani-

taire (9) ou simplement de directement de l'extérieur d'autre part. Ainsi la chaleur et la fraicheur précitées constituent les éléments de base indispensable au maintien d'une température et d'une hygro- métrie régulièrement confortables dans la masse totale et donc ea l'intérieur de l'ensemble du bâtiment thermo-actif.Cependant eette25 chaleur et cette fraicheur sont réparties et transmises perpétu- ellement et alternativement par l'isolation thermo-active précitée à la structure massive de la construction,qui crée à son tour une ambiance et une atmosphère idéalement confortable et équilibrées

à l'intérieur habitable.

3O 0 2/ Bâtiment thermo-actif selon la revendication I,caractérisé en ce que le capteur de lumière et producteur de chaleur(I),est constitué d'un voile assimilé à une plaque mince en alliage de préférence léger et bon conducteur de la chaleur.La face externe35 de ce capteur est éxposée à la lumière solaire,elle est opaque de couleur foncée ou noire mâte.Cette plaque capte cette lumière

la transforme en chaleur qu'elle transmet directement ou indirec- tement d'une part au fluide (air)qui constitue l'isolation thermo- active(3),et d'autre part à la réserve d'eau chaude (I6) liée oui,0 non à ce capteur.Ce dernier est situé entre la vitre (2) et la structure porteuse (4) et plongé dans le fluide précité.

3/ Bâtiment thermo-actif selon la revendication I,caractérisé en ce le confort thermique,c'est àdire la températureet l'hygrométrie >L5 dans les milieux intérieurs du bâtiment,sont régulièrement main- tenues par la structure porteuse massive (lourde) qui constitue

l'ensemble de la construction.Laquelle structure est perpetuelle- ment chauffée et rafraichie par le fluide (air) de régulation ther- mique (3)au moyen du capteur de lumière (I) d'une part,et du réseau50 d'echange thermique dans le sol ou le vide sanitaire éventuel d'autre part.

-! -

L'accumulation et le stockage de cette chaleur et de cette frai-

cheur dans la structure porteuse du bàtiment est duoe essentielle- ment à l'énergie fournie par la lumière du jour.La température de confort intérieure est ainsi obtenue par rayonnement thermique5 de l'ensemble des parois qui constituent cette structure.

4/ Bâtiment thermo-actif selon la revendication I,caractérisé en ce que lorsque la température de confort est atteinte à l'inté-

rieur du bâtiment,un thermostat prevu a cet effet actionne automa-I0 tiquement les fenêtres de ventilation et d'évacuation de chaleur excedentaire dans la structure porteuse.Ces fenêtres(I4)et(43)lai-

ssent s'échapper cette chaleur fournie par le capteur de lumière (I). L'évacuation cet air chaud par convection naturelle,entraine systématiquement un appel d'air frais du sol (II) et ou du vide

I5 sanitaire éventuel (9).Cette opération continue jusqu'a retablissement de la température de confort a l'intérieur du bâtiment.

Une fois celle ci stabilisée.le même thermostat précité actionne de nouveau la-fermeture des ces fenetres,arretant ainsi l'écha- ppement de la chaleur vers l'extérieur.Ces actions de fermetures20 et d'ouvertures des fenêtres de ventilation sont à l'origine du maintien de la température de confort thermique et hygrométrique

dans l'ensemble du bâtiment thermo-actif,ceçi quelque soient l'intensité de la lumière incidente sur le capteur.L'apport alté- rné de la chaleur fournie par cette lumière solaire,et de la frai-25 cheur restituée par le sol,constitue les éléments fondamentaux qui caractérisent le confort thermique dans la construction. fig:2et3.

/ Bâtiment thermo-actif selon les revendication I et 2,caracté- risé en ce qu'un reservoir accumulateur d'eau chaude (I6)est cons- titué d'un tuyau de préférence de même nature que le capteur de lumière (I). Ce reservoir est situé à hauteur d étage et solidaire

ou non de ce capteur.Sous l'effet de la lumière incidente,la cha- leurque crée ce capteuresten partie transmise au fluide de régula- tion thermique (5) et la partie restante est utilisée pour la pro-35 duction d'eau chaude accumulée dans ce reservoir.

6/ Bâtiment thermo-actif selon la première revendication,carac- térisé en ce que les façades non eclairées par la lumière directe

sont remplacées par des parois thermiquement isolantes,et éventu-1.0 ellement refléchissantes des rayons solaires.Dans ce cas,le capteur de lumière (I) est remplacé par ce rideau limitant ainsi les deper-

ditions vers l'extérieur.

7/ Bâtiment thermo-actif selon la revendication I,caractérisé

en ce que le bâtiment illustré par la figure I est et peut être conçu avec des fenêtres thermo-actives figure 4 Lesquelles fena-

tres sont constituées d'un triple vitrage (36)-(37)-(58).En pério- des de froid(hiver) figure 5,1es passages (354) et(4I) sont fermés tandis que ceux(32) et(40) sont ouverts,permettant ainsi a la cha-50 leur émise par le capteur (I) de circuler entre les vitres (356) et (357).La vitre interne (356) devient alors chaude pendant que celle externe (358) demeure froide.En périodes de chaleur (été) figure 6, les passages (D) et (40 sont fermés ce que entraine les ouvertures des passages (34) et 4I),sous l'effet de la convection la chaleur

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intence libérée par ce même capteur vient circuler à son tour entre les vitres (37) et (38 pour finir par s'évacuer par les fenêtres de ventilation (I4 actionnées préalablement par le thermostat de controle de la température de confort placé a L'intérieur du bâtiment.Comme les fenêtres(I4),les passages pécités peuvent être commandés par le même thermostat de controle et de régulation thermique.De ce fait,la vitre interne(36) est maintenue chaude quand il fait froid à l'extérieur et fraiche quand il fait chaud.C'est la fraicheur en provenance du sol sousIl'effetdelachaleur du capteur qui circule par convection entre les vitres (37) et (38).La vitre interne (36) est cependant

toujours isolée-de l'extérieur par le fluide thermo-régulateur(3) qui constitue l'isolation thermo-active.Laquelle isolation est chaude en périodes de froid et fraiche en périodes de chaleur.In La chaleur fournie par le capteur(I) et la fraicheur restituée par le sol constituent les éléments indissociables pour la ré u-

lation thermique des fenêtres thermo-actives. Voir figures 7,U,9.

8/ Batiment thermo-actif selon les revendication I-3 et 6,

caractérisé en ce que les dalles ou planchers aux sols et aux plafonds faisant partie de la structure porteuse de la constru-

ction,sont pourvus d'un creux ou vide (6) sur toutela surface. Ce couloir permet au fluide thermo-régulateur (3) de circuler dans ces dalles ou planchers en passant par les passages prevus25 (I5) voir figure 2 et 5.Ce fluide matérialisé par l'air chaud actif(28) et (29), et sous l'effet de la convection naturelle

provoQuée par la lumière incidente sur le capteur (I),libère sa chaleur dans les dalles ou planchers précités qui la restituent à leur tour par rayonnement thermique à l'intérieur du bâtiment.

né Avec les parois porteuses(4),les cloisons éventuelles etc... qui ensemble constituent lastructure porteuse massive du batiment thermoactif,touts ces éléments porteurs ou non jouent le role de radiateur pour chauffer et climatiseur pour rafraichir la construction précitée. Grace à son inertie thermo-active,cette"5 structure restitue confortablement sa chaleur ou sa fraicheur

à l'intérieur habitable,6u la température de confort est partout la meme. Voir figura I,2,5.