FR2958376A1 - Systeme d'isolation thermique active reversible a recuperation et stockage longue duree de l'energie thermique pour construction - Google Patents

Abstract

La présente invention propose un système d'isolation thermique active et réversible avec un système de stockage d'énergie thermique à longue durée applicable à tous les types de construction. L'invention est caractérisée par l'addition d'au moins une couche supplémentaire de fluide caloporteur (6) dans la structure des murs, sols (1) et toiture (19) couplée à un système de stockage d'énergie. La couche de fluide caloporteur peut être entourée d'au moins une mais préférablement deux lames d'air indépendantes (2) et (3). Le transfert thermique est réduit par réduction simultanée de ses trois composantes, radiation (17), convection (13) (14) et conduction (15). Le système de stockage d'énergie utilise la géothermie sous toutes ses formes pour stocker l'énergie à longue durée en été et la récupérer en hiver pour réduire la consommation d'énergie pour le chauffage. Le dispositif selon l'invention est destiné aux construction et vitrages.

Description

Brevet d' invention

Système d'isolation thermique active réversible à récupération et stockage longue durée de l'énergie thermique pour construction. Introduction :

Le présent brevet propose différentes solutions d'isolation thermique active réversible pour toutes 10 les parois d'un bâtiment, avec un procédé de stockage d'énergie, qui peuvent être utilisées pour la réalisation de constructions neuves ou pour la rénovation de constructions existantes. Est également proposé dans la présente invention, un procédé de récupération de l'énergie des rejets liquides et gazeux de toutes constructions y compris bâtiments industriels ou usines de fabrication, pour stockage et réutilisation par d'autres constructions collectives ou individuelles. 15 Dans toutes les constructions actuelles, le principe de maintien en température est basé sur un chauffage ou un refroidissement de l'air ambiant de la construction et une isolation qui ralentit le transfert thermique avec l'extérieur. Toutefois l'isolation, même renforcée, peut se révéler insuffisante lors de conditions extrêmes, soit par grand froid lorsque le gradient de température 20 devient très important, ou lors de fortes chaleurs, pendant lesquelles l'isolant monte en température et devient aussi chaud que l'air ambiant.

De plus on dépense de l'énergie en hiver pour chauffer les constructions et on en dépense désormais l'été aussi pour en abaisser la température. Dans les deux cas de figures, pour modérer la 25 température de la construction, des énergies fossiles sont utilisées provoquant le rejet d'une partie de l'énergie et du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, qui participent tous deux au réchauffement climatique.

Certaines études ont déjà proposé des solutions pour une isolation active comme décrit dans le 30 brevet WO 2009/071958 Al, mais cette solution, incorporée dans les parois de la construction, présente l'inconvénient d'avoir de nombreux ponts thermiques, et ne diminue pas toutes les composantes du transfert thermique. De plus de part son emplacement au milieu de la paroi entre deux couches d'isolant, cette isolation ne modifie pas vraiment le gradient de température. Le plus fort gradient de température ce trouvant entre la paroi extérieure et la première couche d'isolant. 35 Finalement cette solution ne peut être adaptée à tous les modes de construction, ne s'applique qu'à la construction neuve et ne présente pas la possibilité d'être réversible et de stocker de l'énergie thermique. 2958376 -2- Le brevet français n° 84 14539 mentionne également un procédé d'isolation par circulation de fluide dans les parois d'un bâtiment mais le but mentionné est d'homogénéiser les températures de parois avec si possible un stockage dans une des parois d'un surplus d'énergie. Il ne concerne également que les constructions neuves. Il ne propose pas non plus l'utilisation d'énergies renouvelables pour 5 réduire la consommation énergétique de la construction ni d'isolation réversible.

L'invention définie dans ce nouveau brevet propose une installation d'isolation active réversible pour tous les bâtiments, constructions, habitations ou constructions mobiles, quelques soient les matériaux et procédés de construction et d'isolation utilisés, individuels ou collectifs, caractérisée par l'addition d'une couche supplémentaire de fluide caloporteur (6) dans la structure ou à la surface des murs et non intégrée dans la paroi maçonnée (1), dont la température est modérée et contrôlée, ladite couche supplémentaire étant couplée à un système de stockage (39) et peut être utilisée pour la réalisation de constructions neuves tout comme pour la rénovation de constructions existantes. La première partie de cette invention améliore les performances d'isolation thermique des constructions en réduisant l'effet des trois composantes du transfert d'énergie, à savoir la convection, la conduction et la radiation, par création d'une couche intermédiaire dans la structure et est appelée procédé d'isolation active. La seconde partie de l'invention permet le stockage et la réutilisation de l'énergie générée par le procédé d'isolation active ou des équipements annexes et est appelée procédé de stockage. Les deux parties peuvent être utilisées séparément mais offre le meilleur rendement lorsqu'elles sont couplées ensembles, et encore plus lorsqu'elles sont associées ou remplacent des procédés dit écologiques comme la VMC double flux, le puits canadien ou autres, dont on détaillera une utilisation différente en fin de brevet en utilisant le procédé de stockage.

Les deux procédés décrits dans ce brevet utilisent au maximum les ressources renouvelables pour limiter encore plus l'impact environnemental et permettre leur utilisation pour d'autres applications dans la construction comme la récupération des eaux de pluies pour l'arrosage ou l'alimentation de chasse d'eau, ou encore l'installation simplifiée d'un principe de puits canadien.

Description : Le transfert thermique peut se réaliser suivant trois composantes, le transfert par conduction, par convection et par radiation. La conduction se fait par contact entre ou à travers des éléments dont les parois sont à des températures différentes. La convection par les mouvements des gaz à températures différentes. Le gaz chaud monte, transfert sa chaleur à la paroi en se refroidissant. Le gaz froid redescend alors. La radiation se fait par émission et absorption de rayonnements énergétiques dont notamment les rayonnements infrarouges.

Le procédé de cette invention permet de diminuer très fortement le transfert thermique par conduction, convection et radiation. La convection pourra être diminuée par la création de lames 2958376 -3- d'air (2) et (3) de chaque coté de la couche intermédiaire tempérée (6). L'échange thermique entre ces deux lames d'air (2) et (3) sera très fortement limité par la couche intermédiaire (6) et l'absence de circulation de fluide entre elles. Le transfert thermique par conduction (15) sera lui possible qu'à travers les points de fixation (53) des échangeurs thermiques (6), qui offriront une surface d'échange 5 très réduite. Une attention particulière sera apportée à ces points de fixation notamment sur la résistance thermique des matériaux employés pour éviter ou limiter au maximum la création de ponts thermiques. Le transfert par radiation (11) est aussi réduit par absorption des radiations (17) dans les éléments de la présente invention en utilisant des matériaux absorbants particulièrement les rayonnements infrarouges sur la surface extérieure de la couche intermédiaire (6) et une surface 10 réfléchissant les rayonnements infrarouges sur la surface intérieure.

Ce procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée est caractérisé par la création d'au moins une lame d'air (2) adjacente à la couche supplémentaire d'isolation active (6) dont l'efficacité est améliorée par l'utilisation d'isolant mince multicouche thermo-réflecteur (7) ou 15 (20) sur la surface extérieure pour diminuer le transfert par radiation entre l'extérieure et la couche intermédiaire et réfléchir les rayonnements émis par cette couche intermédiaire vers l'intérieur (16).

En diminuant simultanément les trois composantes du transfert de chaleur et en créant une couche intermédiaire tempérée (6), la présente invention permet de renforcer de façon importante et active 20 l'isolation des constructions neuves ou en rénovation.

La présente invention est caractérisée par la possibilité d'utilisation simultanée d'au moins deux couches supplémentaires (6) et (22), une externe (22) et une située dans l'épaisseur de la structure des murs, planchers, plafonds et toitures (6) de constructions individuelles ou collectives, qui 25 permettent l'isolation active et réversible de la construction et autorisent le stockage de l'énergie prélevée en été pour la réutiliser l'hiver, lorsque ces deux couches sont connectées au dispositif de stockage décrit et caractérisé dans la présente invention.

Cette invention est aussi caractérisée par un dispositif de stockage associe, autorisant le maintien de 30 la température du fluide caloporteur à une température modérée, et permettant la récupération et le stockage à longue durée, en utilisant la géothermie réversible, de l'énergie générée par le fluide caloporteur et les fluides rejetés par la construction (37) et (38), et la mise en température modérée des fluides entrants dans la construction (45) et (49).

35 Cette invention est aussi caractérisée par le fait que le système de stockage peut être une cuve de récupération des eaux de pluie (39) et que le fluide caloporteur peut être de l'eau de pluie

Procédé D'isolation active 2958376 -4- Le principe de la présente invention est d'augmenter l'efficacité de l'isolant (4) en réduisant le gradient de température par temps froid en réchauffant la paroi externe de l'isolant et les murs de la construction (1). Par temps chaud le but est de refroidir l'isolant (4) et les parois (1) de la construction. Ces objectifs sont atteints par l'utilisation d'une couche intermédiaire tempérée et 5 régulée (6) entre l'extérieur et l'isolant, objet de la présente invention, comme le montre les schémas 1, 2 et 3. Cette couche supplémentaire de fluide caloporteur du procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée est un échangeur thermique continu (6), entouré de deux lames d'air indépendantes (2) et (3) entre lesquelles les échanges gazeux sont contrôlés, et dont la face externe absorbe les radiations infrarouges (17) et la face interne les réfléchit (16) pour en augmenter 10 l'efficacité par réduction du transfert thermique par conduction et radiation et est renforcée par la présence d'isolant mince multicouche thermo-réflecteur sur la partie extérieure du complexe. L'emploi d'une isolation mince (7) aura pour principale action de réfléchir les rayonnements infrarouges (16) émis par la surface extérieure de l'échangeur intermédiaire. Le rayonnement infrarouge est la principale composante de transfert de chaleur par radiation et le stopper ou le 15 réfléchir permet de diminuer considérablement cette composante du transfert de chaleur. Cette isolation mince ralentira aussi le transfert de chaleur entre l'extérieur et l'échangeur (6) et réfléchira le rayonnement infrarouge émis par la surface extérieure de l'échangeur, améliorant de ce fait les performances thermiques de la construction et de l'installation. Les schémas 1, 2, 3, 4 et 5 présentent le principe de fonctionnement de l'isolation active intermédiaire par rapport à une mise 20 en oeuvre classique et son influence sur le gradient de température dans les parois de la construction. L'impact sur les différentes composantes du transfert thermique y est également indiqué.

Le schéma n°6 présente des exemples de mise en oeuvre possibles suivant le mode d'isolation choisi, intérieure ou extérieure. 25 Cette couche intermédiaire sera composée du fluide caloporteur, libre ou circulant dans un échangeur thermique. Une cuve intermédiaire de stockage de ce fluide (39) est préconisée pour permettre une bonne régulation de la température. Pour de meilleures performances, la température est maintenue le plus haut possible en hiver à un niveau compris entre la température extérieure et la 30 température intérieure désirée plus deux degrés Celsius, et entre la température extérieure et 16-18°C en été, pour éviter le phénomène de condensation sur l'échangeur thermique (6). La température de fluide caloporteur peut être régulée par un système électronique couplé à des vannes contrôlant le débit des fluides dans les différents échangeurs (79).

35 Procédé de stockage d'énergie et de régulation de la température

La régulation du fluide circulant dans le procédé d'isolation active peut être obtenue par évaporation, par utilisation de tous types d'éléments de contrôle de température tels que des tours aéro-réfrigérantes, par géothermie simple par enfouissement de la cuve intermédiaire (39) par 2958376 -5- exemple, par géothermie par captage horizontal, par captage vertical sur nappe phréatique (52) pouvant être couplés à tout élément d'appoint tels que tous types de pompes à chaleur (26), chaudières utilisant tous types de combustibles, éléments chauffants électriques ou encore par panneaux solaires (41), suivis ou non par un échange thermique entre les deux circuits de fluides . 5 Le procédé de stockage permet en plus de cette régulation, le stockage longue durée de l'énergie générée par le refroidissement de la construction en été pour la réutiliser en hiver pour limiter la consommation d'énergies fossiles ou renouvelables, par utilisation plus particulièrement d'un système de stockage d'énergie couplé à une utilisation de la géothermie sous toutes ses formes, de 10 sources d'eau de tous types (83) et (84), chaudes ou non, salées ou douces et de panneaux solaires thermiques (41), pour en augmenter la capacité de stockage d'énergie et l'efficacité et par l'utilisation de panneaux solaires photovoltaïques (42), ou d'éolienne ou encore toute autre unité de production d'électricité à base d'énergie renouvelable (43), pour rendre l'installation autonome énergétiquement et par l'alimentation (93) et (94) d'une pompe à chaleur (26) pour fournir le reste 15 de l'énergie nécessaire au chauffage et à la production d'eau chaude dans la construction. Cette cuve sera de préférence une cuve de récupération de l'eau de pluie (39), l'eau de pluie devenant alors le fluide caloporteur. De plus l'adjonction d'équipements annexes ou éléments d'appoints comme cités ci-dessus, ou encore des systèmes de récupération d'énergie des fluides émis par la construction (37) et (38) et de mise à température des fluides entrant dans la construction (45) et (49). 20 Tous ces équipements annexes seront connectés à la cuve de stockage par le même circuit de circulation, mais en utilisant des boucles différentes pour éviter de multiplier les pompes de circulations.

En utilisant la géothermie verticale sur nappe phréatique (52), qui est dans ce cas la régulation la 25 plus recommandée, couplée avec des panneaux solaires (41), le procédé de stockage permet de maintenir la température du fluide aux environs de 12-24°C ce qui est adéquat pour l'utilisation de l'isolation active.

L'utilisation de panneaux photovoltaïques (42) peut aussi être envisagée pour l'alimentation des 30 pompes de circulation des circuits extérieurs et intérieurs des deux procédés décrits dans la présente invention.

Le schéma n°7 représente un exemple d'installation possible avec connexion sur une nappe phréatique (52) et additions des systèmes annexes d'optimisation du fonctionnement de la présente 35 invention et de réduction de l'impact sur l'environnement.

Le principe peut être appliqué de plusieurs façons décrites ci-dessous dont la complexité va en croissant et sera composé deux parties, la partie couche intermédiaire (6) et (79) et la partie régulation toutes deux présentées avec différentes options ci-après. - Couche intermédiaire d'isolation active

1.1 projection extérieure La première option consiste à projeter de l'eau sur la surface externe de la construction. Plus particulièrement l'invention utilise l'eau de pluie collectée par des systèmes de récupération comme fluide caloporteur. Cette eau est alors projetée sur le toit et ou les murs (21) ou elle retombera dans les systèmes de récupération des eaux de pluies d'où elle sera acheminée vers le stockage (39). Le stockage (39) est enterré ce qui en assure la régulation en température, mais une régulation plus complexe peut être utilisée (voir paragraphe 2- Régulation). L'installation est résumée succinctement dans le schéma n°8 ou la couche extérieure (22) sur toiture (23) et parois verticales (1) est créée par aspersion du fluide caloporteur (21) ici l'eau de pluie. 1-2 échangeurs thermiques

Dans ce cas, la couche intermédiaire est constituée du fluide caloporteur contenu dans un échangeur thermique (6) de quelques types que ce soit, comme par exemple des échangeurs plats, à ailettes, à tubes, à plaques ou bien encore de simples tubes constituant un circuit de circulation. Cette liste est non exhaustive. Ces échangeurs peuvent être en plastique, métal, alliages ou toute autre matière pouvant créer un contenant étanche pour tous fluides caloporteurs sous forme de panneaux continus ou d'un assemblage de tuyaux formant un ou plusieurs circuits. Plus particulièrement les échangeurs thermiques pourront être réalisés en utilisant tous types de matières plastiques et plus spécifiquement en Polyéthylène haute densité ou Polypropylène mise en oeuvre par extrusion soufflage, injection soufflage ou roto moulage et pourront être renforcés par un ou plusieurs montants. Ils pourront également comporter sur leur surface intérieure un système inclus de clipsage des rails ou montants pour pose de plaques de plâtre. Ces échangeurs pourront pareillement être composés de tuyaux en polyéthylène réticulé ou non ou polypropylène ou encore multicouches avec de préférence une couche de barrière à l'oxygène ou encore de films incluant un système de circulation de fluides du moment que ces tuyaux ou films sont posés sur un support continu permettant de créer au moins une lame d'air tempérée (2) et réduisant le transfert thermique par conduction avec la paroi principale du bâtiment (1).

Les deux faces principales des échangeurs peuvent aussi être différentes, l'une pouvant être noire ou chargée en graphite sous toutes ses formes ou en noir de carbone pour absorber les rayonnements infrarouges (17), et l'autre recouverte d'une pellicule réfléchissant les rayonnements infrarouges (16) par exemple ce qui permet d'optimiser encore le rendement de la présente invention. 6- 2958376 -7- Pour faciliter la mise en oeuvre, les surfaces principales des échangeurs pourront être rugueuses, ou striées, ou présenter des plots ou encore présenter un motif quelconque défini par le fait qu'il créera un relief plus ou moins fin et répété, pour permettre une bonne adhésion du mortier, gobetis ou autre plots de mortier-colle lors la mise en oeuvre, ce qui présentera comme autre avantage d'augmenter la 5 surface d'échange avec l'air et donc d'améliorer l'efficacité du système.

Pour un maximum d'efficacité, la couche intermédiaire d'isolation active (6) doit être placée le plus proche possible de la surface extérieure du bâtiment. Cependant la nature de la construction peut en faire varier la mise en oeuvre comme le démontre les exemples suivants. De plus la circulation des 10 fluides sera réversible pour optimiser les remplissages et échanges de chaleur dans les différentes saisons et permettre le chauffage ou le rafraichissement de la construction.

Une lame d'air (2) ou (3) peut être aussi disposée de chaque coté de l'échangeur (6) lors de sa mise en oeuvre surtout dans le cas d'une utilisation en position intermédiaire entre le mur principal et le 15 doublage intérieur.

1-2-1 isolation extérieure :

Dans ce cas, la couche doit être placée entre l'isolation extérieure (4) et la couche de recouvrement 20 (18) de type crépi ou briquette par exemple, comme sur le schéma n°9. La couche intermédiaire d'isolation active (6) sera collée sur l'isolant (4) ou fixée à l'aide d'éléments de fixation (53) empêchant les ponts thermiques et permettant si possible la création d'une lame d'air (2) en écartant l'échangeur de la paroi où il est fixé.

25 1-2-2 Isolation intérieure

L'isolation intérieure est moins performante que l'isolation extérieure mais propose l'avantage de la présence d'au moins une lame d'air. Pour un meilleur rendement l'échangeur de la couche intermédiaire (6) doit être placé à l'écart de la surface interne du mur extérieur de la construction (1) 30 pour créer une première lame d'air (2) et avoir une deuxième lame d'air contre sa surface interne (3). Le schéma n°10 décrit une mise en oeuvre appropriée pour une isolation intérieure avec isolant multicouche thermo-réflecteur (7) pour en renforcer l'efficacité.

1-2-3 Construction en bois : Dans le cas d'une construction en bois, le but reste identique. La couche intermédiaire d'isolation active (6) doit être disposée le plus prêt possible de la couche de revêtement extérieure (18). Le schéma n°11 présente une mise en oeuvre possible de l'isolation active pour une construction à ossature en bois. 35 -2-4 toiture en pente

La mise en oeuvre de ce procédé pour une toiture est assez similaire à celle de la construction en bois. Les échangeurs thermiques (6) sont montés entre les chevrons en contact direct ou non avec le film d'étanchéité ou le film multicouche (20) ou tout autre produit placé entre les chevrons et la couche extérieure de la toiture. Une lame d'air (3) sera laissée entre la face intérieure de l'échangeur (6) et l'isolant (4). Le contact entre l'échangeur thermique (6) et la couche extérieure de la toiture, tuiles, ardoises, shingles ou autres (19), à travers le film d'étanchéité (20) pourra être optimisé pour évacuer le plus de calories possible en été ou frigories en hiver ou une lame d'air optionnelle (56) pourra être créée. Le schéma n°12 montre l'utilisation d'isolation active pour une toiture.

1-2-5 Toiture plane ou en terrasse non accessible : Dans le cas d'une toiture plane, recouverte par du feutre bitumineux ou du zinc ou autre couche assurant l'étanchéité (58), l'échangeur (57) sera disposé au dessus de l'isolant principal (59) et pourra être recouvert d une deuxième couche d'isolant (59) plus fine pour répartir la masse des ouvriers et lors des visites d'entretien. Les échangeurs par panneaux (57) seront renforcés par des piliers internes et par des parois plus épaisses pour supporter le poids des personnes pouvant marcher dessus sans s'effondrer. L'échangeur composé de tuyaux (60) avec sous couche isolante type plancher chauffant sera préféré dans ce cas de figure. Il sera recouvert d'une couche d'isolant haute densité (59) pour repartir les masses lors de passages occasionnels. Cette conception est décrite dans le schéma n°13. 1-2-6 Toiture terrasse

Dans le cadre d'une toiture terrasse il faut distinguer plusieurs cas suivant la structure employée et le type de charge. 1-2-6-1 Structure en bois.

L'échangeur thermique d'isolation active sera alors placé entre les solives ou les poutres le plus proche de la surface extérieure comme pour de façon similaire à la mise en oeuvre verticale. 1-2-6-2 Terrasse pour passage de piéton.

Dans ce cas de figure la charge appliquée reste modérée et la mise en oeuvre peut alors être faite suivant le schéma 13 décrivant la mise en oeuvre avec circulation par tuyaux et isolant type plancher 8 2958376 -9- chauffant recouverte d'une couche supérieure dure type béton, carrelage, lame de bois, répartissant la charge.

1-2-7 Autres applications

L'échangeur thermique du procédé d'isolation active pourra aussi être mise en oeuvre sous la dalle du rez-de-chaussée si la construction ne comporte pas de sous sol pour éviter les remontées froides dans la dalle.

10 Une autre application possible est le contrôle de la température d'une cave par insertion des échangeurs dans les parois, sol et plafond (1) de la cave.

D'une façon plus générale le procédé d'isolation active peut être mis en oeuvre en surface de toute paroi pleine quelque soit son épaisseur et pour tout type de construction. 1-2-7-1 : isolation des vitrages

Le procédé d'isolation active peut même être envisagé pour améliorer les performances thermiques dans des vitrages composés d'au moins deux épaisseurs de verre (63) et (64) ou tout autre produit 20 translucide. On veillera dans ce cas particulier à utiliser un fluide caloporteur séparé. Il pourra être gazeux ou liquide. Dans le cas d'un fluide liquide, la formation de micro algues dans les vitrages devra être empêchée. Ce fluide sera aussi spécialement traité pour ne pas contenir d'oxygène.

Pour éviter les turbulences et les variations d'indice de réfraction liées aux différentes températures 25 du fluide, il est recommandé d'avoir un écoulement le plus laminaire possible. Pour arriver à ce résultat, une rampe de diffusion (66) sera placée en bas et en haut du vitrage comme le montre le schéma n°14.

Dans le cas de double vitrage (70) et (71), le fluide caloporteur (68) se trouve entre les deux parois 30 de verre (63) et (64) qui peuvent être de même épaisseur ou d'épaisseurs différentes pour des raisons d'isolation acoustique. Dans le cas de triple vitrage (72), le fluide caloporteur du système d'isolation active (68) sera préférentiellement disposé entre la paroi vitrée extérieure et la paroi vitrée intermédiaire (67). L'isolation acoustique peut alors être obtenue en jouant sur les différentes épaisseurs des parois vitrées intermédiaires et intérieures (67). Pour des raisons de masse totale du 35 vitrage et de contrainte sur les huisseries des fenêtres, la couche de fluide caloporteur (69) sera limitée à 4mm lors de l'emploi de liquide comme fluide. De part la performance thermique du système d'isolation active, un triple vitrage typique d'isolation active (73) peut être envisagé comme décrit dans le schéma 15. Il aura pour épaisseur la même épaisseur que les doubles vitrages 15 2958376 -10- actuels, soit 24mm. Ces différentes possibilités d'application de l'isolation active aux vitrages sont résumées dans le schéma n°15

1-2-7-2 : puits canadien ou puits provençal intégré 5 Le principe du puits canadien ou provençal est de tempérer l'air qui rentre dans la maison pour remplacer l'air aspiré par la VMC. La mise en température de l'air est généralement obtenue en le faisant circuler dans le sol sur une grande distance pour le réchauffer en hiver dans le cas du puits canadien ou le refroidir en été dans le cas d'un puits provençal profitant du principe de 10 géothermie suivant lequel la température du sol en profondeur varie moins que celle de l'air ambiant.

Le principe d'isolation active peut remplacer avantageusement à la fois le puits canadien et le puits provençal avec l'avantage qu'il n'y a pas besoin de grande surface de terrain pour l'échange 15 thermique.

Pour ce faire, l'air rentrant dans la construction (74) est dirigé dans les lames d'air (2) (3) de chaque coté de l'échangeur d'isolation active (6). Par contact avec l'échangeur l'air est refroidi en été et réchauffé en hiver, ce qui réduit la consommation d'énergie l'hiver et tempère la construction en été. 20 C'est aussi le même principe que la VMC double flux. Les schémas n°16 et 17 montrent le principe de fonctionnement des puits canadien ou provençal avec le système d'isolation active.

1-2-8 Mise en oeuvre de l'isolation intermédiaire active pour un local spécial

25 Une autre application possible est le contrôle de la température d'un local, nécessitant une température modérée constante, comme une cave par exemple, par insertion des échangeurs (6) dans les parois, sol et plafond (1) de la cave. La cave sera ainsi maintenue à une température quasi constante tout au long de l'année ce qui améliore la conservation du vin par exemple. L'air de la ventilation (74) de la cave peut aussi être tempéré (75) par le principe du puits canadien/provençal 30 adapté à la couche intermédiaire d'isolation active. Le schéma n°18 en présente une installation possible pour climatisation d'une cave.

2- Régulation et stockage d'énergie

35 Le principe de base de cette deuxième partie de l'invention est d'utiliser les ressources naturelles de façon réversible quand possible pour obtenir le maintien à une température adéquate et pour réguler la température du fluide caloporteur. Par conséquent on peut stocker de l'énergie en période chaude et la récupérer en période froide. 2958376 -11- Le principe est d'obtenir une régulation de température du fluide stocké dans la cuve à une température comprise entre 0 et 22°C et plus particulièrement pour un fonctionnement optimal du procédé d'isolation active entre 12 et 22°C sans apport d'énergies extérieures fossiles autres que celles nécessaires aux pompes de circulation des fluides et à la régulation électronique, qui pourront 5 le cas échéant être alimentées indirectement par des panneaux solaires photovoltaïques.

Le procédé de stockage, décrit dans la présente invention, utilise plus particulièrement la géothermie sous toutes ses formes en procédé réversible et l'énergie solaire. Il se compose dans sa version de base d'une cuve enterrée (39) dans laquelle est stocké le fluide caloporteur. L'eau de pluie sera 10 préférée pour fluide caloporteur dans la présente invention. La cuve (39) compose le plus petit échangeur/capteur de chaleur géothermique disponible. Il existe plusieurs type d'échangeurs ou de capteurs possibles mais globalement plus la surface et la profondeur des échangeurs/capteurs augmenteront, plus le procédé sera efficace. Une partie des options seront détaillées ci-dessous.

15 Le procédé de stockage permet de faire circuler un fluide plus chaud que le sol l'été ce qui va en provoquer une légère élévation de température et donc provoquer le stockage d'énergie. En hiver en revanche, le fluide provenant du système d'isolation active est plus froid que le sol et donc se réchauffe en circulant dans les capteurs enterrés, prélevant ainsi l'énergie stockée en été.

20 L'utilisation de panneaux solaires permet de stocker plus d'énergie l'été en augmentant la différence de température entre le sol et le fluide y circulant et permet d'augmenter l'efficacité du système l'hiver en apportant de l'énergie supplémentaire.

2-1 Version de base : cuve enterrée Dans cette version le stockage du fluide (39) et l'échange de température (76) (77) se font en un seul endroit. Le rapport surface d'échange/volume de fluide étant faible, ce système peut se montrer insuffisant. Le schéma d'installation et de fonctionnement et présenté dans la figure n°19.

30 2-2 Géothermie sur puits ou source d'eau

Dans le cas d'une source d'eau disponible, la cuve pourra être connectée à cette source (83) soit par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur (46), solution préférée, soit en alimentant la cuve directement par l'eau de la source (83). La cuve sera alors équipée d'un système de vidange spéciale 35 évacuant l'eau du fond, la plus froide, en premier comme décrit dans le schéma n°20.

Tous types de source d'eau (83) (84) peuvent convenir, comme une source locale, un cours d'eau, un puits, un étang, une source géothermale voir même de l'eau salée s'il y a présence d'un 25 2958376 -12- échangeur de chaleur (46). Cependant dans le cas d'une source non stagnante (puits, cours d'eau...), le stockage d'énergie sera impossible. Ce procédé a une efficacité limitée lorsque la température descend beaucoup en hiver avec les eaux de surface mais d'une efficacité plus grande avec les eaux souterraines dont la température varie 5 moins.

2-3 Géothermie horizontale.

Dans ce cas de figure l'échange thermique se fait au moyen d'un ou plusieurs échangeurs 10 horizontaux enterrés. Tous les échangeurs de chaleur résistants à la corrosion peuvent être utilisés. Au vu de la surface à couvrir, ces échangeurs peuvent être plus particulièrement composés de tuyaux en HDPE ou polypropylène espacé de 50cm environ. En outre plus la surface couverte par l'échangeur est importante et plus le système sera efficace. L'échangeur dans sa globalité peut être composé d'un ou de plusieurs circuits enterrés suivant la configuration du terrain. 15 L'été le fluide caloporteur est refroidi par la température plus faible du sol et le sol lui est lentement réchauffé par la chaleur apportée par le fluide. En hiver le sol chauffé pendant l'été réchauffe le fluide et le sol se refroidit au fur à mesure que le fluide prélève l'énergie thermique.

20 Ce procédé est d'une efficacité intermédiaire entre la cuve simple et la géothermie verticale. 2-3-1 : Géothermie horizontale simple

Ce procédé est conçu lorsque la surface du terrain adossé à la construction est suffisante. 25 L'échangeur est alors enterré sur un niveau unique. La profondeur n'est pas limitée mais pour des raisons de coûts et de facilité de mise en oeuvre, la profondeur varie généralement entre 1 et 3 m. Pour une plus grande efficacité, il est conseillé d'enterrer les tuyaux plus profondément que dans le cas d'une installation pour pompe à chaleur, pour permettre une plus grande capacité de stockage en été en évitant ainsi une trop grande diffusion de la chaleur stockée vers la surface. 30 Les schémas n°21 et 22 représentent une installation typique et expliquent le fonctionnement respectivement en mode hiver (économie d'énergie par récupération de la chaleur géothermique) et en mode été (stockage de l'énergie).

35 2-3-2 : géothermie horizontale multiple

Le principe de fonctionnement est exactement le même que dans la géothermie simple, mais est adapté à une surface disponible faible ou à une augmentation de l'efficacité du système. Les circuits échangeurs horizontaux (82) sont disposés sur plusieurs niveaux différents espacés de 1m à 2m 2958376 - 13 - verticalement. Cette disposition permet d'augmenter le volume de sol servant de stockage pour une même surface. De plus cette disposition permet de limiter la perte de chaleur par diffusion. Les schémas n°23 et 24 expliquent l'utilisation de la cuve de stockage dans les deux modes de fonctionnement. 2-4 Géothermie verticale

Ce type de géothermie est le plus recommandé pour la mise en oeuvre du procédé de stockage. Il permet en effet d'obtenir tout au long de l'année une température de fluide variant entre 12 et 14°C 10 environ suivant la profondeur de la nappe phréatique (52) ou du forage (86). Plus la température du fluide provenant de l'échangeur géothermique (85) est élevée, meilleur sera le rendement de la régulation de la cuve de stockage (39) et du procédé d'isolation active (79) qui lui sera couplé.

L'utilisation de la géothermie verticale demande l'installation d'un échangeur thermique (46) qui 15 sera placé dans la cuve (39) et évitera que les fluides du circuit de géothermie et de la cuve de stockage (39) ne se mélangent, ce qui pourrait les contaminer. Cette géothermie permet aussi une surface d'échange thermique avec le sol très importante et offre une très bonne efficacité. Il existe deux types de géothermie verticale qui seront détaillées ci-après.

20 2-4-1 Géothermie verticale à boucles

Cette géothermie utilise une ou plusieurs boucles verticales (85) de circulation de fluide caloporteur. Ces boucles peuvent enterrées à faible profondeur, environ 5m, et peuvent présenter un ou plusieurs circuits parallèles comme le montrent les schémas n°25 et 26 qui présentent respectivement les 25 modes de fonctionnement « hiver » et « été ».

Les boucles peuvent être placées dans au minimum un forage vertical (86) dont la profondeur peut varier mais est beaucoup plus importante que dans le procédé ci-dessus. Si ce forage est étanche il peut être rempli d'eau de pluie pour améliorer l'échange de chaleur. S'il se connecte à une nappe 30 phréatique, le forage se remplira tout seul d'eau.

Auparavant le fluide le plus utilisé était de l'eau glycolée, mais pour éviter les pollutions liées à de possibles fuites, l'eau de pluie pourra être utilisée avec mise en place de filtres pour éviter les dépôts en bas des boucles. Pour une plus grande efficacité le forage devra atteindre des profondeurs de 50 à 35 300 m. A cette profondeur l'eau sera réchauffée à une température qui permet une bonne efficacité du système de stockage couplé avec le procédé d'isolation active (79). Les schémas n°27 et 28 en représentent les modes respectifs de fonctionnement en économie d'énergie l'hiver et stockage d'énergie l'été. 5 -14-2-4-2 Géothermie verticale sur nappe phréatique

Ce procédé est celui recommandé dans le cadre de cette invention. En effet, la nappe phréatique (52) constitue de loin le plus grand échangeur de chaleur disponible et permet aussi le stockage d'une quantité importante d'énergie. De plus sa température ne varie que très peu car sa profondeur ne l'expose pas aux variations de températures saisonnières à l'inverse des faibles profondeurs inférieures à 5 m.

Le principe est de prélever l'eau de la nappe phréatique dans un premier forage (86), de la faire passer dans un échangeur de chaleur (46) dans la cuve de stockage (39) pour en tempérer le contenu, et de réinjecter l'eau dans un deuxième forage distant d'au moins trente mètres du premier forage. L'utilisation d'un échangeur de chaleur (46) permet d'éviter tout risque de pollution.

Le procédé de stockage avec nappe phréatique est résumé dans les schémas n°29 et 30 suivant le 15 mode de fonctionnement.

2-5 Autres utilisations et équipements additionnels d'amélioration du procédé de stockage

De part sa conception le procédé de stockage peut récupérer et stocker l'énergie contenu 20 sous forme de chaleur dans tous les fluides sortant de la construction, qu'ils soient gazeux ou liquides et tempérer tous les fluides rentrants dans la construction.

Il permet de réduire l'impact écologique l'utilisation de la construction ainsi que de sa construction ou de son équipement en remplaçant eu une installation plusieurs appareils différents. Pour que ces autres applications fonctionnent le procédé de stockage doit pouvoir stocker l'énergie en grande quantité et l'option la plus recommandée dans ce cas est le couplage avec la géothermie verticale sur nappe phréatique (52) ou à boucles verticales multiples (85).

30 D'autres éléments additionnels peuvent être greffés pour réchauffer l'eau et améliorer la performance du procédé ou encore réduire l'impact écologique du fonctionnement du système.

2-5-1 : stockage de l'énergie des fluides émis par la construction

35 Dans une construction et plus particulièrement dans une habitation, la plupart des fluides qui sont rejetés sont chauds. L'air évacué par la ventilation mécanique contrôlée (50) ou la hotte de cuisine (29) est entre 20°C l'hiver et 35°C l'été, le sèche-linge à évacuation (27) génère de l'air très chaud, les eaux usées proviennent pour la plupart de douches, bains (90), vaisselles (92), lessives (91), ou cuisine (92) dont la température oscille entre 15 et 100°C et très souvent avec des volumes très 25 2958376 - 15 - importants donc pouvant générer une énergie thermique importante. Plus généralement, dans le cadre de cette invention, tous les appareils ou équipements de la construction pouvant générer un fluide chaud, peuvent être connectés au système de stockage (39) pour en prélever l'énergie.

5 Ce principe de récupération de l'énergie des fluides peut être particulièrement appliqué aux constructions et sites industrielles qui pourraient ainsi récupérer un quantité d'énergie très importante, qui est actuellement rejetée dans l'atmosphère et dans les égouts ou autres systèmes de rejets. Cette énergie pourra alors être stockée en grande quantité dans le sol et particulièrement dans les nappes phréatiques (52) et pourra être réutilisée par d'autres constructions individuelles ou 10 collectives pour réaliser d'importantes économies d'énergies et réduire ainsi l'impact sur l'environnement. Les fluides rejetés par l'industrie pouvant contenir des matières polluantes, ces échanges ne se feront que par l'intermédiaire d'échangeurs thermiques (46) sans contact ni transfert de matière/molécules possible entre le fluide rejeté et le fluide caloporteur du système de stockage.

Toute cette énergie peut être stockée en été et être réutilisée en hiver ou utilisée directement en hiver pour tempérer les parois (1) de la construction et réduire la consommation énergétique pour le chauffage en couplant le procédé de stockage au procédé d'isolation active.

Pour les fluides gazeux, la récupération d'énergie pourra se faire par passage des gaz dans un échangeur thermique air/eau (51) directement près de la sortie des gaz généralement sous les combles. L'échangeur air/eau (51) sera connecté à la cuve de stockage (39) par le circuit de circulation des équipements annexes (33) (34). Le schéma n°31 montre un exemple d'installation de récupération de l'énergie des rejets gazeux d'une construction individuelle.

Pour les fluides liquides, tous les rejets aqueux à l'exception des eaux des toilettes peuvent être utilisés. L'installation la plus simple et la plus écologique consiste à les rassembler à la sortie du domicile dans une canalisation qui alimentera par gravité un échangeur thermique eau/eau (46) directement placé dans la cuve de stockage (39). Pour plus d'efficacité des échangeurs à ailettes sont fortement conseillés.

L'avantage est que par sa fonction optionnelle de récupération des eaux de pluies, la cuve de stockage est placée près des évacuations des égouts et une simple déviation des canalisations est nécessaire pour réaliser le branchement. L'énergie disponible est importante car par exemple l'eau d'un bain de 200 litres à 40° peut réchauffer 10 000 litres d'eau de 0.5°C quand il est refroidi à 15°C. 2958376 -16- Le schéma n°32 résume un exemple d'installation de récupération de l'énergie des rejets liquides pour une habitation individuelle.

2-5-2 réchauffement des fluides rentrant dans la construction

Les mêmes principes que ceux appliqués aux fluides sortant de la construction, pour récupérer l'énergie qu'ils contiennent, peuvent être appliqués aux fluides gazeux ou liquides rentrant dans la maison pour les tempérer et réduire les dépenses d'énergie pour les amener à la température souhaitée.

Les puits canadiens/provençaux ont déjà été décrits au paragraphe 1-7-2-2 pour réchauffer l'air qui rentre en remplacement de celui aspiré par la VMC ou par une chaudière à tirage naturel.

En hiver l'eau (45) qui rentre dans la construction pour la production d'eau chaude sanitaire peut 15 être très froide. Il est alors possible par passage du tuyau en boucles dans la cuve du système de stockage ou au travers d'un échangeur thermique (46) de réchauffer l'eau d'adduction (45) pour réduire ainsi l'énergie à apporter pour l'amener à la température requise par augmentation de la température d'entrée dans la chaudière.

20 2-5-3 Couplage avec un plancher et/ou des murs rafraîchissants

Si l'habitation dispose d'un équipement de planchers et/ou murs chauffants / rafraîchissants le procédé de stockage peut être utilisé pour alimenter le système pour la fonction de rafraichissement. L'avantage et que ce couplage remplace de façon très économique et écologique 25 l'utilisation d'une pompe à chaleur réversible ou d'une climatisation.

Pour éviter tout risque de condensation, la température du fluide circulant dans le plancher ne peut pas vraiment descendre en dessous de 15°C pour maintenir une température au sol de 20°C. De plus pour le confort des occupants de la construction, la différence de température entre l'air ambiant et 30 le sol ne doit pas être trop élevée, donc nul besoin d'avoir un fluide trop froid.

La température du système de stockage convient parfaitement à l'alimentation d'un système de plancher et de murs rafraîchissants. La présente invention peut donc être couplée soit directement ou soit au travers d'un échangeur, thermique à des planchers rafraîchissants et à des murs 35 rafraîchissants.

Le mode de fonctionnement le plus recommandé et l'utilisation d'un échangeur thermique alimenté par le fluide caloporteur du système de stockage pour refroidir le fluide circulant dans les planchers et murs rafraîchissant, le tout piloter par une régulation qui contrôle la température du plancher. 5 10 2958376 - 17 - L'énergie calorifique, ainsi évacuée du fluide circulant dans le plancher, est acheminée vers le système de stockage du procédé ici décrit, pour être stockée avant réutilisation en hiver.

5 2-5-4 Alimentation d'une pompe à chaleur

Le procédé de stockage décrit dans la présente invention peut aussi alimenter une pompe à chaleur (26) à échangeur eau/eau en eau tempérée, ce qui permet encore de réduire l'impact écologique de la production du reste d'énergie nécessaire au chauffage de la construction. Cette 10 méthode d'alimentation est particulièrement efficace lorsque la cuve de stockage (39) est connectée à une géothermie verticale à boucles (85) ou sur nappe phréatique (52), c'est-à-dire avec un débit d'eau tempérée important et une surface d'échangeur très importante.

La pompe à chaleur (26) est directement connectée à la cuve de stockage (39) si celle-ci est de 15 dimension suffisante pour alimenter la pompe à chaleur et si les échangeurs sont suffisamment puissants pour maintenir l'eau de la cuve à la température nécessaire pour le fonctionnement de la pompe à chaleur et du système d'isolation active. Dans le cas contraire, la pompe à chaleur peut bénéficier directement de l'installation de géothermie du système de stockage. Il est alors dérivé pour alimenter directement la pompe à chaleur. 20 L'avantage de l'utilisation du procédé de stockage réside dans le fait que le fluide caloporteur est de l'eau de pluie qui ne provoque aucun entartrage des échangeurs de la pompe à chaleur. Cette variante de l'installation est présentée dans le schéma n°33

25 2 -5-5 Alimentation en eau potable ou non-potable de la construction

Si le fluide du système de stockage (39) contient de l'eau de pluie comme préconisé dans la présente invention, il peut aussi alimenter la construction pour les applications utilisant de l'eau non potable ou potable après traitement.

Les applications utilisant de l'eau non potable peuvent être par exemple, l'arrosage du jardin, l'alimentation du lave-linge, des toilettes, du lave vaisselle. Il est conseillé de filtrer l'eau pour ces applications avec des filtres d'une finesse de 1 à 5µm qui peuvent être complétés avec des filtres à charbons actifs.

L'obtention d'eau potable peut être réalisée avec l'addition de lampe à UV pour l'élimination des germes et bactéries. Cette eau pourra servir à la production d'eau chaude sanitaire. Potentiellement après contrôles et sous réserve que les filtres (40) qui équipent la cuve (39) garantissent une 30 35 2958376 -18- filtration assez fine pour supprimer la matière en suspension et que la lampe UV soit suffisamment puissante pour éliminer tout germe, cette eau pourrait être utilisée pour la consommation.

Comme ces lampes fonctionnent, en permanence, on peut monter les filtres et la lampe à UV sur une 5 des boucles de circulation d'alimentation d'équipement annexes, ce qui permettra de nettoyer l'eau de la cuve en permanence et d'avoir une eau sans matière en suspension. L'avantage est qu'avec cette filtration, le risque d'encrassage des échangeurs sera limité.

2-5-6 Addition de panneaux solaires thermiques 10 Le système de stockage (39) peut être connecté à des panneaux solaires thermiques (41) pour en augmenter son efficacité. L'addition de panneaux solaires thermiques (41) permet d'augmenter l'apport d'énergie au système par élévation de la température de l'eau, augmentant l'efficacité du système d'isolation active en hiver et le stockage d'énergie en été. Les panneaux seront montés sur 15 le même système de circulation (33) (34) que tous les accessoires annexes et système de récupération d'énergie. La température du liquide dans les panneaux solaires peut être très élevée et la circulation du fluide doit être assez rapide pour éviter tout phénomène d'évaporation du fluide dans le système. Tous fluides caloporteurs conviennent pour circuler dans les panneaux solaires. Dans le cadre de cette invention les panneaux solaires auront le même fluide de circulation que la 20 cuve de stockage, qui sera préférablement de l'eau de pluie. L'avantage est que l'eau de pluie ne contient aucun calcaire et n'entartrera pas les panneaux solaires (41). L'installation équipée de panneaux solaires est résumée dans le schéma n°34

2-5-6 Production de l'électricité nécessaire au fonctionnement 25 Pour réduire encore plus l'impact écologique de l'installation, une ou des unités de production d'électricité à partir d'énergies renouvelables peuvent être installés pour fournir l'électricité utilisée par les pompes de circulations et régulations électroniques des procédés d'isolation active et de stockage qui sont les seuls équipements consommant de l'énergie dans ces 30 deux procédés.

Ces unités de productions d'électricité écologiques peuvent être toutes celles actuellement connues ou à venir, telles que panneaux solaires (42), éoliennes, turbines hydrauliques, turbines à vapeur géothermique, pile à combustible ... individuelles ou collectives (43). Pour des raisons de mise en oeuvre mes solutions individuelles seront privilégiées notamment les panneaux solaires photovoltaïques (42) ou éolienne.

2-6 Installation recommandée et économies énergétiques potentielles 35 2958376 - 19 - Le schéma n° 5 résume une des installations complète possible de l'isolation active couplée à un stockage d'énergie (39) avec une géothermie sur nappe phréatique (52), les équipements annexes pour réduire au maximum l'empreinte environnementale du maintien à température de confort la 5 construction, les panneaux solaires thermiques (41), le système de mise en température des fluides entrants dans la construction, la récupération d'énergie des fluides rejetés et l'alimentation d'une pompe à chaleur (26).

Ce schéma n'est qu'un exemple et ne résume pas en soi toutes les possibilités des procédés de la 10 présente invention mais constitue une des installations plus particulièrement recommandée.

En posant les hypothèses suivantes purement illustratives : température du fluide caloporteur dans la cuve à 14°C température du fluide caloporteur en moyenne dans les échangeursl2°C 15 une température de la face interne de la paroi de la construction à 2°C une température externe de 0°C, une température interne de la construction à 20°C une dépense énergétique linéaire en fonction de la température

20 La présente invention permet de s'affranchir de la température de la face interne de la paroi et la remplace par la température de l'échangeur à savoir 12°C à la place de 2°C, car l'échangeur (6) forme une barrière aux échanges thermiques entre l'intérieur de la construction et la paroi externe (1). La différence de température initiale entre l'intérieur de la construction et la paroi externe (1) passerait alors de 20-2 soit 18°C à 20-12 soit 8°C avec l'isolation active. La dépense énergétique 25 étant supposée linéaire en fonction de la température, le système d'isolation active permettrait l'économie de (18-8)/18 soit 55% de l'énergie requise pour maintenir l'air de la construction à 20°C

3- Régulation et gestion des systèmes.

30 La présente invention permet d'économiser de l'énergie tout en améliorant le confort de la construction. Cependant pour ne pas que la consommation d'énergie de cette invention ne pénalise son rendement ou que son fonctionnement continu n'en réduise son efficacité, une gestion de son fonctionnement en fonction de la température extérieure est fortement recommandée.

35 3-1 Gestion de la marche et de l'arrêt des systèmes

Ce pilotage des systèmes d'isolation active et de stockage se basent sur quatre températures de référence. La température de l'eau de la cuve de stockage (39), la température extérieure, et les 2958376 - 20 - températures de confort minimum pour le chauffage en hiver et maximum pour le refroidissement en été. Pour éviter la consommation d'énergie inutile et provoquer aussi un refroidissement non voulu de la 5 construction, le système sera arrêté dans les conditions suivantes :

En mode chauffage (hiver), lorsque la température extérieure est égale ou supérieure à la température de la cuve de stockage moins 2°C.

10 En mode refroidissement (été) lorsque la température extérieure est inférieure une température dite de confort qui pourra être personnalisée individuellement.

Le graphique représenté dans le schéma n°35 résume les plages de fonctionnements des deux systèmes. 15 De plus le démarrage des systèmes pourra être couplé avec un thermostat d'ambiance si la construction en possède un. Une temporisation pourra alors être programmée avec une durée assez longue pour empêcher les arrêts et redémarrages intempestifs des systèmes et éviter que les systèmes s'arrêtent si une température plus basse est programmée pour la nuit ou dans la journée si 20 le domicile est vide. La temporisation recommandée pourrait être de 12h.

Ce couplage avec le thermostat d'ambiance pourra aussi être utilisé en cas d'absence prolongée pour mettre la construction hors gel.

25 3-2 Régulation des températures des fluides

Suivant le mode choisi, la température des fluides circulant dans le système pourra être différente.

En hiver la température du fluide dans les échangeurs d'isolation active sera la plus haute possible. 30 Le débit sera le nominal du système pour garantir un échange thermique optimum et réduire au maximum les pertes thermiques et consommation d'énergie pour chauffer la construction.

En été la température du fluide sera contrôlée et maintenue à une température supérieure au point de rosée. La température minimum généralement conseillée se situe à 18-20°C pour le fluide partant 35 dans les échangeurs. Ceci permet d'éviter les phénomènes de condensation

De plus les débits dans les différents échangeurs thermiques (6) de la présente invention pourront être ajustés individuellement. Les échangeurs couvrant la partie nord de l'habitation auront en effet 2958376 -21- une perte de chaleur plus importante en hiver et capteront moins de chaleur en été que les échangeurs situés dans la toiture (23) ou les murs (1) de la construction orientés au sud.

Légende : 1. Parois en maçonnerie de la construction (murs, sol, plafond, dalle) 2. Lame d'air avec plots de colle-mortier 3. Lame d'air de la couche intermédiaire tempérée 4. Isolant conventionnel 5. Revêtement intérieur 6. Couche d'isolation active réversible intermédiaire 7. Isolant mince multicouche thermo-réflecteur 8. Gradients de température 9. Plots de mortier-colle 10. Transfert thermique par conduction 11. Transfert thermique par radiation 12. Transfert thermique par convection entre parties froides et chaudes 13. Transfert thermique par convection entre parties froides et tempérées 14. Transfert thermique par convection entre parties tempérées et chaudes 15. Transfert thermique par conduction contrôlée et limitée dans les points d'écartement 16. Réflexion des radiations infrarouges 17. Absorption des radiations infrarouges 18. Revêtement extérieur (crépi, briques, bardage...) 19. Couverture de toit (tuiles, ardoises....) 20. Film d'étanchéité « Pare-pluie » ou isolant mince multicouche thermo-réflecteur 21. Système d'aspersion extérieur 22. Couche intermédiaire extérieure 23. Toiture 24. Lave-linge 25. Lave-vaisselle 26. Pompe à Chaleur 27. Sèche-linge à évacuation 28. Sanitaires sauf WC 29. hotte aspirante 30. Eviers 31. Départ d'alimentation des échangeurs thermiques de la couche d'isolation active réversible intermédiaire 32. Retour du circuit des échangeurs 33. Départ des circuits des équipements annexes 34. Retour des circuits des équipements annexes 35. Arrivée de l'eau de la nappe phréatique 36. Retour du circuit de l'eau de nappe phréatique - 22 - - 23 - 37. Circuit de récupération des rejets aqueux 38. Rejets aqueux refroidis envoyés à l'égout 39. Cuve de stockage de fluide caloporteur 40. Filtre pour eau de pluie 41. Panneaux solaires thermiques 42. Panneaux solaires photovoltaïques 43. Production d'électricité écologique 44. Egouts 45. Adduction d'eau 46. Echangeurs thermiques eau/eau 47. Pompes de circulation 48. Puits canadien à isolation active 49. Vers production d'eau chaude 50. Ventilation Mécanique Contrôlée 51. Echangeurs thermiques air/eau 52. Nappe phréatique 53. Fixation avec écarteur de l'échangeur thermique 54. Montant en bois 55. Rails de support 56. Lame d'air optionnelle 57. Echangeur thermique renforcé 58. Couche d'étanchéité 59. Isolant haute densité 60. Echangeurs thermiques intermédiaires par tuyaux 61. Arrivée fluide caloporteur tempéré 62. Retour du fluide caloporteur vers la cuve 63. Paroi vitrée extérieure 64. Paroi vitrée intérieure 65. Espace entre les parois vitrées rempli de fluide caloporteur intermédiaire tempéré 66. Rampes de diffusion 67. Paroi en verre 68. Gaz argon ou fluide caloporteur intermédiaire 69. Fluide Caloporteur spécial double vitrage 70. Double vitrage 4-16-4 : 24 mm d'épaisseur 71. Double vitrage phonique 4-10-10 : 24 mm d'épaisseur 72. Triple vitrage standard 4-12-4-12-4 : 36 mm d'épaisseur 73. Triple vitrage actif : 4-4-4-8-4 : 24 mm d'épaisseur 74. Arrivée air extérieur 75. Sortie air tempéré 2958376 - 24 - 76. Echange thermique chaud 77. Echange thermique froid 78. Trop plein vers égouts 79. Echangeurs thermiques intermédiaires d'isolation active de la construction 5 80. Eau de pluie 81. Sol 82. Echangeurs géothermiques horizontaux à plusieurs couches. 83. Source d'eau chaude ou tempérée : pluie, source, puits, source thermale, source géothermale chaude, geyser... 10 84. Source d'eau stagnante : eau de mer, étang, lac... 85. Boucles de fluide caloporteur 86. Puits de forage à grande profondeur 87. Prise d'air vicié dans les pièces de la construction 88. Circuit de circulation du fluide caloporteur connecté à la cuve de stockage 15 89. Sortie d'air refroidi 90. hygiène et bien-être : bain, douche, lavabo, jacuzzi, spa... 91. Lavage : sèche linge à condensation, lave vaisselle, lave linge... 92. Cuisine : éviers... 93. Alimentation de la pompe à chaleur par le fluide caloporteur de la cuve de stockage 20 94. Alimentation de la pompe à chaleur par dérivation de l'eau de la nappe phréatique 95. fonctionnement en rafraîchissement ou mode « été » 96. Température de confort en été à définir 97. Arrêt des systèmes 98. Température du fluide dans la cuve de stockage 25 99. fonctionnement en chauffage ou mode « hiver » 100. Température extérieure Liste des schémas 1- Construction standard avec isolation intérieure et représentation du gradient de température dans l'épaisseur du complexe composant le mur. 2- Construction avec la couche intermédiaire d'isolation active réversible et isolation intérieure et la représentation du gradient de température dans l'épaisseur du complexe. 3- Construction avec isolation extérieure et couche d'isolation active réversible intermédiaire et la représentation du gradient de température dans l'épaisseur du complexe ainsi obtenu. 4- Représentation des différentes composantes du transfert thermique dans une construction classique avec isolation intérieure. 5- Représentation du transfert thermique dans une construction équipée du système d'isolation active réversible avec isolation intérieure par complexe collé et de l'impact de la couche intermédiaire sur ce transfert. 6- Exemple de mise en oeuvre de la couche intermédiaire d'isolation active réversible pour une construction avec isolations intérieure et extérieure. 7- Exemple d'installation avec couche intermédiaire, cuve de stockage, stockage par géothermie sur nappe phréatique et équipements annexes d'amélioration de l'efficacité du système et de récupération de l'énergie des fluides sortant de la construction. 8- Représentation de la mise en oeuvre de la couche intermédiaire extérieure connectée avec la cuve de stockage. 9- Représentation de la mise en oeuvre de la couche intermédiaire d'isolation active réversible par échangeurs pour une construction avec une isolation extérieure. 10- Représentation de la mise en oeuvre de la couche intermédiaire d'isolation active réversible avec une isolation intérieure. 11- Schéma représentatif de la mise en oeuvre de la couche intermédiaire d'isolation active réversible pour une construction à ossature bois. 12- Représentation de la mise en oeuvre de la couche intermédiaire d'isolation active réversible pour une toiture. 1 3- Représentation de la mise en oeuvre de la couche intermédiaire d'isolation active réversible pour une toiture plane non accessible. 14 û Schéma représentant l'application de l'isolation active intermédiaire aux doubles et triples vitrages. 15 û Représentation dans l'épaisseur des différents types de doubles et triples vitrages utilisant le principe de la couche intermédiaire d'isolation active réversible et représentation d'un triple vitrage spécifique à isolation active réversible. 16 û Application du principe du puits canadien à une construction équipée d'une couche intermédiaire d'isolation active réversible pour tempérer l'air rentrant dans la construction en hiver. 17 û Application du principe du puits provençal à une construction équipée de l'isolation active réversible pour tempérer l'air entrant dans la construction en été - 25 - 2958376 - 26 - 18 û Application de la couche intermédiaire d'isolation active réversible à une cave. 19 û Représentation du principe de base de stockage d'énergie avec cuve de stockage en modes été et hiver avec schématisation du transfert de chaleur. 20 û Schéma du système de stockage d'énergie par cuve avec connexion sur une source d'eau avec 5 ou sans échangeur de chaleur. 21 û Système de stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à des boucles de géothermie horizontale simple en mode hiver « récupération d'énergie » avec représentation du transfert de chaleur. 22 û Stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à des boucles de géothermie horizontale 10 simple en mode été « stockage d'énergie ». 23 - Système de stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à de la géothermie horizontale multiple en mode hiver « récupération d'énergie » avec représentation du transfert de chaleur. 24 - Stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à de la géothermie horizontale multiple en mode été « stockage d'énergie ». 15 25 - Système de stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à de la géothermie verticale multiple en mode hiver « récupération d'énergie » avec représentation du transfert de chaleur. 26 - Stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à de la géothermie verticale multiple en mode été « stockage d'énergie ». 27 - Système de stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à de la géothermie verticale 20 par boucles dans puits de forage en mode hiver « récupération d'énergie ». 28 - Stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à de la géothermie verticale par boucles dans un puits de forage en mode été « stockage d'énergie ». 29 û Représentation du système de stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à une nappe phréatique par un échangeur de chaleur en mode hiver « récupération d' énergie ». 25 30 û Schéma du système de stockage d'énergie avec cuve de stockage connectée à une nappe phréatique par un échangeur de chaleur en mode été « stockage d'énergie ». 31 Représentation du système de récupération de l'énergie contenue dans les gaz émis par la construction. 32 û Représentation du système de récupération de l'énergie contenue dans les rejets aqueux émis 30 par la construction. 33 û Schéma représentant les différentes possibilités d'alimentation d'une pompe à chaleur par le système de stockage d'énergie connecté à une nappe phréatique. 34 û Couplage du système de stockage à des panneaux solaires thermiques pour en augmenter l'efficacité. 35 35 û Schéma représentant les températures de fonctionnement du système en mode hiver, été et la zone de température d'arrêt du système.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1. Est revendiqué par la présente invention 1 Procédé REVENDICATIONS1. Est revendiqué par la présente invention 1 Procédé d'isolation active réversible pour tous les bâtiments, constructions, habitations ou construction mobiles, quelques soient les matériaux et procédés de construction et d'isolation utilisés, individuels ou collectifs, caractérisé par l'addition d'une couche supplémentaire de fluide caloporteur (6) dans la structure ou à la surface des murs et non intégrée dans la paroi maçonnée (1), dont la température est modérée et contrôlée, ladite couche supplémentaire étant 10 couplée à un système de stockage d'énergie. 2 Procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée suivant la revendication 1 et caractérisé par la création d'au moins une lame d'air (3) adjacente à la couche supplémentaire d'isolation active (6) dont l'efficacité est améliorée par l'utilisation d'isolant 15 mince multicouche thermo-réflecteur (7) ou (20). 3 Procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée suivant les revendications 1 et 2 dans lequel la couche supplémentaire de fluide caloporteur est un échangeur thermique, entouré de deux lames d'air indépendantes (2) et (3) entre lesquelles les 20 échanges gazeux sont contrôlés, et dont la face externe absorbe les radiations infrarouges (17) et la face interne les réfléchit (16). 4 Procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche supplémentaire est obtenue par projection du fluide 25 caloporteur sur les parois extérieures et toitures (19) de la construction. Procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée suivant les revendications 1, 2, 3, 4, caractérisé par l'utilisation simultanée d'au moins deux couches supplémentaires (6) et (22), une externe (22) et une située dans l'épaisseur de la structure du mur 30 (6). 6 Procédé suivant les revendication 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé par le fait que le système de stockage est une cuve de récupération des eaux de pluie (39) et que le fluide caloporteur est de l'eau de pluie 7 Procédé d'isolation active réversible couplé à un système de stockage d'énergie suivant les revendications 1 à 6, caractérisé par l'utilisation de la géothermie sous toutes ses formes, de sources d'eau de tout type (83) et (84), chaudes ou non, salées ou douces et de panneaux solaires thermiques (41), pour augmenter la capacité de stockage d'énergie et l'efficacité dudit système , par l'utilisation de panneaux solaires photovoltaïques (42), ou d'éolienne ou encore toute autre unité de production d'électricité à base d'énergie renouvelable (43), pour rendre l'installation autonome énergétiquement et par l'alimentation (93) et (94) d'une pompe à chaleur (26) pour fournir le reste de l'énergie nécessaire au chauffage et à la production d'eau chaude dans la 5 construction. 8 Procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée suivant les revendications 1 à 7, caractérisé par la récupération de l'énergie contenue dans tous les rejets liquides ou gazeux, des constructions pour habitation, des bâtiments industriels ou encore des sites de production, et par la mise à une température modérée les fluides gazeux ou liquides rentrants dans ces construction permettant de réduire la consommation énergétique pour le chauffage et la production d'eau chaude. 9 Procédé d'isolation active réversible à stockage d'énergie longue durée suivant les revendications 1, 2, 6, 7 et 8 caractérisé par le fait qu'il est appliqué au double et triple vitrages, une couche entre les parois vitrées étant composée de fluide caloporteur tempéré, de préférence la couche située le plus à l'extérieur possible et appliqué à un triple vitrage typique, caractérisé par l'utilisation de l'isolation active avec stockage d'énergie et une épaisseur plus faible qu'un triple vitrage classique. 10 Procédé de conception, de construction ou de rénovation d'une construction utilisant les procédés d'isolation active réversible avec stockage d'énergie, tels que décrits dans les revendications 1 à 9.