FR2945059A1 - Paroi radiante de batiment et applications - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une paroi (1) d'un bâtiment, comprenant deux plaques (P1, P2) d'un premier matériau, espacées l'une de l'autre et définissant un espace intérieur (ε), et un élément de remplissage (2) dans l'espace intérieur (ε), dans laquelle : - la paroi (1) comprend un premier passage de fluide (6) et un second passage de fluide (7), - l'élément de remplissage (2) est structuré pour permettre le passage d'un fluide caloporteur entre le premier passage de fluide (6) et le second passage de fluide (7), et - l'une au moins des deux plaques (P1, P2) est conductrice de la chaleur.

Description

9FDEP.doc 1 La présente invention concerne les moyens pour thermoréguler un bâtiment, ainsi qu'un bâtiment muni de tels moyens. Pour réguler la température intérieure d'un bâtiment, on utilise habituellement des radiateurs. Il existe différents types de radiateurs, parmi 5 lesquels les radiateurs électriques à inertie. De tels radiateurs se présentent sous la forme de deux plaques espacées l'une de l'autre et définissant entre elles un espace intérieur. Ils comprennent également une entrée et une sortie d'un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur, préalablement conditionné en température, circule entre les deux plaques dans des canalisations. Lorsque le fluide caloporteur circule dans les canalisations entre l'entrée et la sortie, la chaleur du fluide caloporteur est transmise à un matériau accumulateur de chaleur comme par exemple la fonte. Ce matériau accumulateur de chaleur est choisi pour pouvoir emmagasiner la chaleur reçue et la restituer progressivement. C'est l'inertie. Le fluide caloporteur utilisé peut être sous forme gazeuse ou liquide. Habituellement, on utilise l'eau ou l'huile. Chaque radiateur peut être commandé depuis une commande positionnée sur le radiateur ou à distance du radiateur. La commande peut également être couplée à un capteur de température afin de maintenir la température au voisinage d'une valeur prédéterminée. Pour thermoréguler un bâtiment, on fixe de tels radiateurs aux parois qui forment le bâtiment. Cependant, ces radiateurs détériorent l'esthétique de l'intérieur d'un bâtiment, occupent une place non négligeable, et gênent l'ameublement. Un premier problème proposé par la présente invention est de prévoir des moyens pour thermoréguler un bâtiment, qui remplissent de façon fiable et efficace la fonction recherchée de thermorégulation d'un bâtiment, et qui soient invisibles dans le bâtiment.
Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose, selon un premier aspect, une paroi d'un bâtiment, comprenant deux plaques d'un premier matériau, espacées l'une de l'autre et définissant un espace intérieur, et un élément de remplissage dans l'espace intérieur, dans laquelle : - la paroi comprend un premier passage de fluide et un second passage de fluide, - l'élément de remplissage est structuré pour permettre le passage d'un fluide caloporteur entre le premier passage de fluide et le second passage de fluide, et
- l'une au moins des deux plaques est conductrice de la chaleur. 59FDEP.doc 2 La réalisation de moyens pour thermoréguler un bâtiment sous la forme d'une paroi est plus esthétique. La paroi ne créée pas un obstacle pour l'ameublement. L'idée qui est à la base de l'invention est d'associer cette paroi à un fluide caloporteur préalablement conditionné en température. Le fluide caloporteur pénètre dans la paroi et transmet sa chaleur à l'élément de remplissage. L'élément de remplissage emmagasine la chaleur et la restitue ensuite progressivement. Le fluide caloporteur ressort par la sortie. La paroi est ainsi conçue pour remplir la fonction de thermorégulation.
Le conditionnement en température permet d'obtenir un fluide caloporteur chaud ou froid. Une telle paroi permet donc de chauffer ou de refroidir une pièce de façon simple. Avantageusement, on peut prévoir que l'élément de remplissage comprend de l'argile sous forme granulaire.
L'argile est un matériau qui accumule efficacement la chaleur. L'argile est un matériau peu coûteux, poreux et qui ne fait pas de poudre. De plus, les microorganismes ne se développent pas sur l'argile, ni les champignons, ni aucune flore. Ainsi, la paroi demeure saine malgré l'humidité éventuelle présente à l'intérieur de la paroi.
La forme granulaire favorise la circulation du fluide caloporteur. De façon avantageuse, on peut prévoir que les grains présentent une taille comprise entre environ 0,5 mm et environ 20 mm. On peut avantageusement prévoir que l'élément de remplissage comprend de la pierre volcanique en morceaux.
Un tel matériau est peu coûteux. Avantageusement, on peut prévoir que le premier matériau est du Fermacell . Le Fermacell est un matériau résistant à l'humidité. Ainsi, même si de l'humidité se condense à l'intérieur de la paroi, cette humidité ne détériore pas la qualité de la paroi. De plus, le Fermacell est conducteur de la chaleur. De façon avantageuse, on peut prévoir que le premier passage de fluide est prévu à une extrémité de la paroi tandis que le second passage de fluide est prévu à l'extrémité opposée de la paroi. Avantageusement, on peut prévoir que le fluide caloporteur est de l'air. 35 L'air est le fluide caloporteur qui nécessite le moins d'énergie pour être chauffé. De plus, il est gratuit et il constitue une ressource naturelle. 9FDEP.doc 3 L'invention prévoit également un système de régulation pour thermoréguler un bâtiment, comprenant :
- un capteur de température, - une source d'un fluide caloporteur munie d'un organe de réglage pour régler le 5 débit du fluide caloporteur, - une paroi selon l'invention munie d'un premier passage de fluide et d'un second passage de fluide, - une première conduite pour guider le fluide caloporteur depuis la source jusqu'au premier passage de fluide de la paroi, - une seconde conduite pour collecter les résidus au niveau du second passage de fluide de la paroi, - une unité de commande, alimentée par une source d'énergie, recevant les signaux provenant du capteur de température, pilotant l'organe de réglage, et programmée pour commander l'organe de réglage de façon que la température du bâtiment soit maintenue au voisinage d'une valeur prédéterminée. Muni d'un tel système de régulation, le bâtiment n'est chauffé que lorsque cela est nécessaire. On minimise les pertes d'énergie. On peut avantageusement prévoir que la source d'énergie est photovoltaïque.
Ainsi, la source d'énergie n'utilise pas d'énergies fossiles, mais plutôt l'énergie solaire captée sur site. Avantageusement, on peut prévoir que le système pour thermoréguler un bâtiment comprend en outre un récupérateur d'humidité à proximité du second passage de fluide de la paroi.
Un second problème proposé par la présente invention est de prévoir un bâtiment qui soit peu coûteux et autonome en chauffage. L'invention prévoit, selon un second aspect de l'invention, un bâtiment qui est muni d'une paroi telle que définie ci-dessus, ou d'un système de régulation tel que défini ci-dessus.
Avantageusement, on peut prévoir que la paroi est horizontale pour réaliser un plafond, verticale pour réaliser un mur, ou oblique pour réaliser un pan de toiture. Ainsi, l'utilisateur possède une grande liberté d'utilisation des parois selon l'invention.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : 59FDEP.doc 4 - la figure 1 est une vue schématique d'une paroi selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un système de régulation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique d'un système de régulation selon un second mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un bâtiment muni d'une paroi selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre une paroi 1 selon un mode de réalisation de 10 l'invention. La paroi 1 comprend deux plaques P1 et P2 d'un premier matériau, espacées l'une de l'autre et définissant un espace intérieur E. Le premier matériau est avantageusement du Fermacell . Le Fermacell est un matériau qui est à la fois conducteur de chaleur et dont les propriétés ne se détériorent pas avec la présence d'humidité. 15 La paroi 1 comprend à l'une de ses extrémités un premier passage de fluide 6 relié à une première conduite 60. A l'extrémité opposée, la paroi 1 comprend un second passage de fluide 7 relié à une seconde conduite 70. L'espace intérieur E est rempli par un élément de remplissage 2. L'élément de remplissage 2 est constitué, dans ce mode de réalisation particulier,
20 d'argile sous forme granulaire. L'utilisation de grains de tailles différentes est avantageuse car cela permet de bien remplir l'espace intérieur en autorisant toutefois le passage d'un fluide tel que l'air dans cet espace intérieur e depuis le premier passage de fluide 6 vers le second passage de fluide 7. Dans ce mode de réalisation, la plaque P1 est la seule plaque 25 conductrice de la chaleur. Les raisonnements qui suivent sont identiques même si la seconde plaque P2 est également conductrice de chaleur. Le fluide caloporteur est préalablement conditionné à une température
permettant d'obtenir la température souhaitée dans l'intérieur d'un bâtiment. Le
fluide caloporteur est injecté dans l'espace intérieur E d'une paroi 1 identique à 30 celle de la figure 1. Lorsque le fluide caloporteur passe entre les billes d'argile formant l'élément de remplissage 2, il transfère sa chaleur ou sa fraîcheur aux billes d'argile. Les billes d'argile accumulent la chaleur ou la fraîcheur et la restituent progressivement à la plaque ou aux plaques conductrices de la chaleur. 35 La figure 2 illustre un système pour thermoréguler un bâtiment. Sur cette figure, une paroi 1, identique à celle de la figure 1, est représentée. Dans le mode 59FDEP.doc de réalisation illustré, la paroi 1 marque la séparation entre deux espaces. Int est l'intérieur de la pièce. Ext est l'extérieur de cette pièce. La paroi 1 comprend une plaque P1 qui est conductrice de la chaleur. Un
capteur de température 3 est positionné à l'intérieur Int de la pièce du bâtiment. Ce 5 capteur de température 3 mesure la température de la pièce dont on veut réguler la
température et fournit un signal de mesure de température Tm à une unité de
commande 8. L'unité de commande 8 est alimentée par une source d'énergie 9 qui est avantageusement photovoltaïque. On peut prévoir des capteurs solaires positionnés sur le toit du bâtiment, qui reçoivent l'énergie solaire, qui la transforment en énergie électrique, et qui la transmettent à un accumulateur. L'accumulateur emmagasine l'énergie électrique et la restitue à l'unité de commande 8 lorsque cela est nécessaire. L'unité de commande 8 pilote deux organes de réglage 5a et 5b tels que des vannes en fonction d'une température de consigne Tb choisie par l'utilisateur, et agit de façon que la température du bâtiment soit maintenue au voisinage de la température de consigne Tb prédéterminée. Pour ce faire, l'unité de commande 8 pilote l'un ou l'autre des organes de réglage 5a ou 5b de sorte que le fluide va être dirigé vers le premier passage de fluide 6 ou vers le second passage de fluide 7.
La source 4 du fluide caloporteur comprend également des moyens de conditionnement de fluide caloporteur, par lesquels la température du fluide caloporteur peut être augmentée ou diminuée suivant le besoin de chauffer ou de refroidir le bâtiment. Lors de son utilisation, la paroi 1 est posée sur un support, plancher ou autre élément porteur de sorte que le premier passage de fluide 6 réalise l'extrémité haute de la paroi 1 et le second passage de fluide réalise l'extrémité basse de la paroi 1. Lorsque la température mesurée Tm par le capteur de température 3 est inférieure à la température de consigne Tb du bâtiment, l'unité de commande 8 provoque l'ouverture de l'organe de réglage 5a pour que de l'air chaud pulsé soit injecté dans la paroi 1 par la première conduite 60. Lorsque la température mesurée Tm par le capteur de température 3 est
supérieure à la température de consigne Tb du bâtiment, l'unité de commande 8 provoque l'ouverture de l'organe de réglage 5b pour que de l'air froid pulsé soit 35 injecté dans la paroi 1 par la seconde conduite 70. Le mode de réalisation de la figure 3 diffère de celui de la figure 2 en ce qu'un récupérateur d'humidité 100 est prévu dans la seconde conduite 70 de la 9FDEP.doc 6 paroi 1. Dans le mode de réalisation de la figure 3, les mêmes moyens essentiels sont repérés par les mêmes références numériques que dans le mode de réalisation de la figure 2. La condensation créée par les changements thermiques à l'intérieur de la 5 paroi 1 tombe dans ce récupérateur d'humidité 100 et est évacuée dans un circuit prévu à cet effet. L'humidité de la paroi 1 est évacuée, il y a ainsi moins de risques
que la paroi 1 soit détériorée. La figure 4 illustre une utilisation de la paroi radiante 1 pour être accolée
aux murs porteurs M du bâtiment. La paroi 1 est accolée de sorte que sa plaque P2 10 non conductrice de la chaleur vienne au contact de la face intérieure du mur
porteur M. Le fonctionnement de la paroi 1 est identique à ce qui a été explicité ci-dessus. Dans les modes de réalisation avantageux, on prévoit que le fluide
15 caloporteur utilisé est de l'air qui est pulsé. On obtient alors d'excellents résultats. De préférence, la zone d'entrée d'air est située en haut de la paroi 1 dans le cas d'une injection d'air froid, et la zone d'entrée d'air est située en bas de la paroi 1 dans le cas d'une injection d'air chaud. Plusieurs essais effectués ont montré l'efficacité de l'invention dans le
20 cas d'un local de 30 m2 environ dont une des parois est selon le principe de l'invention une paroi radiante d'un mètre cinquante par un mètre cinquante. Lorsque l'élément de remplissage est une pierre volcanique, il faut 15 minutes pour que le local atteigne une température agréable d'environ 20 °C. En l'absence d'élément de remplissage dans l'espace intérieur de la
25 paroi, il faut 30 minutes pour que le local atteigne une température agréable d'environ 20 °C. Lorsque l'élément de remplissage est sous forme de billes d'argile, en 5 minutes seulement le local atteint une température confortable. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont 30 été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1 û Paroi (1) d'un bâtiment, comprenant deux plaques (P1, P2) d'un premier matériau, espacées l'une de l'autre et définissant un espace intérieur (E), et un élément de remplissage (2) dans l'espace intérieur (E), caractérisé en ce que - la paroi (1) comprend un premier passage de fluide (6) et un second passage de fluide (7), - l'élément de remplissage (2) est structuré pour permettre le passage d'un fluide caloporteur entre le premier passage de fluide (6) et le second passage de fluide 10 (7), et - l'une au moins des deux plaques (P1, P2) est conductrice de la chaleur. 2 û Paroi (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de remplissage (2) comprend de l'argile sous forme granulaire. 3 û Paroi (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les grains 15 présentent une taille comprise entre environ 0,5 mm et environ 20 mm. 4 û Paroi (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de remplissage (2) comprend de la pierre volcanique en morceaux. 5 û Paroi (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le premier matériau est du Fermacell O. 20 6 û Paroi (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le premier passage de fluide (6) est prévu à une extrémité de la paroi (1) tandis que le second passage de fluide (7) est prévu à l'extrémité opposée de la paroi (1). 7 û Paroi (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 25 caractérisée en ce que le fluide caloporteur est de l'air. 8 û Système de régulation pour thermoréguler un bâtiment, comprenant : - un capteur de température (3), - une source (4) d'un fluide caloporteur munie d'un organe de réglage (5a, 5b) pour 30 régler le débit du fluide caloporteur, - une paroi (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 munie d'un premier passage de fluide (6) et d'un second passage de fluide (7), - une première conduite (60) pour guider le fluide caloporteur depuis la source (4) jusqu'au premier passage de fluide (6) de la paroi (1), 35 - une seconde conduite (70) pour collecter les résidus au niveau du second passage de fluide (7) de la paroi (1),59FDEP.doc 8 - une unité de commande (8), alimentée par une source d'énergie (9), recevant les signaux (Tm) provenant du capteur de température (3), pilotant l'organe de réglage (5a-5b), et programmée pour commander l'organe de réglage (5a-5b) de façon que la température (Tm) du bâtiment soit maintenue au voisinage d'une valeur (Tb) prédéterminée. 9 û Système pour thermoréguler un bâtiment selon la revendication 8, caractérisé en ce que la source d'énergie (9) est photovoltaïque. û Système pour thermoréguler un bâtiment selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récupérateur 10 d'humidité (100) à proximité du second passage de fluide (7) de la paroi (1). 11 û Bâtiment, caractérisé en ce qu'il est muni d'une paroi (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ou d'un système de régulation selon l'une quelconque des revendications 8 à 10. 12 û Bâtiment selon la revendication 11, caractérisé en ce que la paroi 15 (1) est horizontale pour réaliser un plafond, verticale pour réaliser un mur, ou oblique pour réaliser un pan de toiture.
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