FR2996576A1 - Construction industrielle d'une unite ecologique autonome au niveau energetique - Google Patents

Construction industrielle d'une unite ecologique autonome au niveau energetique Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une unité de construction écologique et autonome au niveau énergétique composée d'une habitation disposée dans une serre caractérisé en ce que l'unité comprend des prises d'air extérieures (3) en entrée des puits provençaux; des puits provençaux (4); des radiateurs-ventilateurs (I) en base de la serre et en sortie des puits provençaux; une extraction d'air par un radiateur-ventilateur (2) au sommet de la serre ; une cuve d'eau fraîche (9) enterrée qui alimente les radiateurs-Ventilateurs (1); une cuve d'eau chaude (7) enterrée, chauffée par le plancher-chauffant solaire (6) et le radiateur-ventilateur (2); un plancher-chauffant (10) pour l'habitation chauffé par la cuve (7) et refroidit par la cuve (9) ; des récupérateurs d'eau de pluie (8) ; des cellules photovoltaïques (15) montées sur le toit de la serre ; des capteurs de températures disposés dans la serre, dans l'habitation et dans les cuves et une unité centrale de gestion des flux d'air et d'eau.

Description

La présente invention concerne la construction industrielle d'une unité écologique et autonome au niveau énergétique caractérisée par la construction de l'habitation dans une serre et la création à l'intérieur de cette serre d'un climat tampon maîtrisé avec des températures comprises entre (7°C (température mini nocturne en hiver) et 28°C (température diurne maxi en été)). En utilisant la complémentarité thermique des éléments naturels tels que : le soleil, la terre, l'air, l'eau et le végétal. Traditionnellement la proposition de ce type d'habitations est d'un prix largement supérieur (40 à 50 %) au prix d'une habitation classique. Surcouts en partie liés : à des matériaux d'isolation qui agissent en contrainte, à des matériels spécifiques de production d'énergie, à des constructions artisanales, à la juxtaposition d'unités dissociées qui n'interfèrent pas entre elles. L'objet de l'invention est de positionner l'habitation dans une serre que nous appellerons « Unité » et de créer, sans chauffage ni climatisation, dans cette serre une zone tampon tempéré avec des températures comprises entre 6°C et 28°C ce qui permettra : d'occulter le chauffage et la climatisation de l'habitation, la production de légumes pour la consommation domestique toute l'année, une économie sur les matériaux de construction, d'isolation, de protection de l'habitation, ainsi qu'une qualité de vie améliorée par la possibilité de vivre à l'extérieur 10 mois sur 12 mois. Le tout en n'utilisant que les éléments naturels que sont le soleil, l'eau, l'air, la terre et 20 le végétal. Et la complémentarité de ces éléments dans leur capacité à produire, stocker et restituer l'énergie. La production d'électricité nécessaire (hors chauffage et climatisation) sera générée par des panneaux photovoltaïques (15) (figures 1, 2 et 3 jointes). La récupération de l'eau de pluie (8) (figures 1, 2 et 3 jointes) permettra une 25 autonomie pour la consommation domestique de l'unité. Une automatisation dans la gestion de cette complémentarité permettra un fonctionnement sans intervention humaine (hormis entrer quelques éléments de simulation). Automatisation qui permettra un confort climatique équivalent à une habitation dite conventionnelle. 30 L'industrialisation sera basée sur des éléments de construction standards et modulaires, ainsi que sur une organisation industrielle optimisée autour d'un modèle économique s'appuyant sur des filières techniques qui maîtrisent leur sujet. Cette organisation industrielle et le concept de standardisation permettra la mise sur le marché d'une large gamme de produit, associée à des prix comparables à des prix 35 d'habitations dites classiques. La commercialisation reprendra le standard de showroom avec la possibilité d'un choix de produits montés ou à monter par les clients.
La description suivante du fonctionnement va exposer le fonctionnement de chacun des éléments constitutifs de l'invention pendant 3 phases qui couvrent les spécificités climatiques d'une année sous un climat tempéré. - Fonctionnement en Hiver pendant la journée (figure 1).
Création d'un flux d'air régulé à l'intérieur de la serre par des radiateurs-ventilateurs (1 et 2) à vitesse régulée. Les radiateurs-ventilateurs (1) récupèrent de l'air issus d'un puits Provençal (3) à environ 15°C par le conduit (4), pour les périodes très froides la régulation de cette température d'entrée d'air sera supportée par la circulation dans les radiateurs-ventilateurs (1) d'eau issue de la cuve (9) enterrée à environ 2 mètres de profondeur (température entre 15°C et 19°C) et / ou de la cuve (7) (température entre 20°C et 25°C). Le conduit (5) du puits provençal muni d'une électrovanne (11) et qui débouche dans l'habitation sera fermé. L'air chauffée par l'effet de serre sera extrait au sommet de l'unité par un radiateur- ventilateur (2) à vitesse une couplée aux radio-ventilateurs (1) pour éviter les effets de dépression ou de surpression. C'est air chauffé permettra : de chauffer l'eau de la cuve (7) par la circulation de cette eau dans le radiateur-ventilateur (2) ; et de pénétrer par des bouches d'aérations obturables (12) pour chauffer l'air intérieur de l'habitation.
La réfraction solaire permettra de chauffer les murs de l'habitation et l'eau d'un plancher chauffant solaire (6) constitutif de la terrasse, eau circulant de la cuve (7). La terre un des matériaux de construction de la maison et le végétal de la serre emmagasineront la chaleur de la journée et joueront un rôle de tampon / régulation et stockage thermique.
La profondeur d'implantation de la cuve (9) et des conduits des puits provençaux sera adaptée aux latitudes d'implantation des unités (habitation + serre) et à la nature des sols pour exploiter au mieux leurs apports thermiques au niveau de la stabilité et du décalage des minima et maxima par rapport aux saisons (exemple à 2 mètres de profondeur dans le sud de la France des études montrent que la température 30 maximale est atteinte au mois de septembre et minimale au mois mars). La gestion de tous les flux d'air et d'eau sera pilotée par une unité centrale alimentée par des sondes de températures qui seront placées : dans la serre, dans la maison, à l'extérieur de l'unité (habitation + serre), dans les cuves (7 et 9), pilotage qui permettra l'optimisation du rendement et l'automatisation du fonctionnement. 35 - Fonctionnement en Hiver pendant la nuit (figure 2). Maintien d'un flux d'air régulé à l'intérieur de la serre comme déjà exposé dans le chapitre précédent.
Ce flux pourra être bloqué pour des températures extrêmes pendant que les murs et le végétal auront encore de la chaleur et restituer. L'air de la serre ne circulera plus dans l'habitation (bouches d'aérations (12) obturées. L'air issu du puits provençal conduit (5) ne circulera pas dans l'habitation (électrovanne (11) fermée) Le toit à opacification automatique (14) de la serre, sera totalement opacifié par la circulation d'un fluide opaque à l'intérieur du double vitrage et permettra de limiter les déperditions nocturnes. L'eau chaude de la cuve (7) va circuler dans le plancher chauffant (10) pour chauffer l'habitation. L'eau chaude de la cuve (7) pourra circuler dans plancher chauffant solaire (6) pour un confort climatique améliorée au niveau de la terrasse. La terre un des matériaux de construction de l'habitation et le végétal constituant de la serre restitueront la chaleur emmagasinée dans la journée à la serre (énergie passive). L'optimisation de tous les flux d'air et d'eau est gérée comme développé dans le paragraphe précédent - Fonctionnement en été (figure 3).
Maintien du flux d'air régulé à l'intérieur de la serre comme déjà exposé dans les chapitres précédents. Le toit de la serre (14) qui pourra être opacifié graduellement jusqu'à complètement (en terme de surface) le sera en fonction de l'activité solaire. Il viendra en support au flux d'air pour éviter que la température à l'intérieur de l'unité ne dépasse les 28°C en 25 journée. Le puits provençal conduit (5) muni d'une électrovanne (11) et qui débouche dans l'habitation sera ouvert pour permettre à l'air du puits maintenir une température plus fraiche à l'intérieur de l'habitation (effet climatisation naturelle). L'eau stockée dans la cuve (9) enterrée à 2 mètres de profondeur permettra de 30 maintenir une température de l'eau entre (15°C à 19°C) avec un décalage des minimas et maximas par rapport aux saisons (voir explication plus haut). Cette eau en circulant dans le plancher chauffant (10) viendra compléter l'effet climatisation naturelle et va maintenir l'habitation à une température confort. La terre un des matériaux de construction de l'habitation et le végétal constituant de 35 la serre serviront de tampon thermique entre la nuit et la journée.
Pour les saisons intermédiaires le dispositif intègrera toujours les mêmes éléments et sera géré au plus près par l'unité centrale. - L'unité centrale : Cette unité centrale véritable coeur du système pilotera le système global tant au niveau thermique pour atteindre les objectifs de confort fixés, que pour l'arrosage optimisé du potager. Cette unité intègrera des modèles de simulation mathématiques directement issus des différents éléments constitutifs l'unité (matériaux de construction, dimensions, flore et autre exemple piscine) et de son environnement (climat de la région d'implantation). Elle aura pour inputs les différentes sondes (extérieur, intérieur serre, intérieur habitation) avec la possibilité d'intégrer de données météorologiques à 10 jours. Elle pilotera : les vérins pour l'opacification du toit de la serre, les radiateurs-ventilateurs (1 et 2), les différentes pompes pour la circulation d'eau des cuves (7 et 15 9), les bouches d'aération obturables (12), l'électrovanne (11). Ainsi que la distribution d'eau pour l'arrosage. Cette automatisation permettra un confort thermique et une production optimisé même en l'absence prolongée de toute d'intervention humaine.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS1. Unité de construction écologique et autonome au niveau énergétique composée d'une habitation disposée dans une serre caractérisé en ce que l'unité comprend : Des prises d'air extérieures (3) en entrée des puits provençaux; Des puits provençaux (4); Des radiateurs-ventilateurs (1) en base de la serre et en sortie des puits provençaux; Une extraction d'air par un radiateur-ventilateur (2) au sommet de la serre. Une cuve d'eau fraiche (9) enterrée qui alimente les radiateurs-Ventilateurs (1); Une cuve d'eau chaude (7) enterrée, chauffée par le plancher-chauffant solaire (6) et le radiateur-ventilateur (2); Un plancher-chauffant (10) pour l'habitation chauffé par la cuve (7) et refroidit par la cuve (9) Des récupérateurs d'eau de pluie (8) Des cellules photovoltaïques (15) montées sur le toit de la serre. Des capteurs de températures disposés dans la serre, dans l'habitation et dans les cuves Une unité centrale de gestion des flux d'air et d'eau.
  2. 2. Unité de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que le toit de la serre est opacifiable par la circulation d'un fluide opaque à l'intérieur du double vitrage. Opacification graduelle pilotée par l'unité centrale de gestion des flux d'air et d'eau.
  3. 3. Unité de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité centrale 25 de gestion, reliée à tous les capteurs, analyse toutes les données pour piloter automatiquement la gestion des flux d'air et d'eau; elle comprend : un modèle mathématique spécifique reprenant les caractéristiques des constituants de l'unité, une programmation des éléments météorologiques à 10 jours, 30 une programmation des températures cible nocturnes et diurnes à l'intérieur de la serre et de l'habitation.
  4. 4. Unité de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cuve (7) implanté à faible profondeur à l'intérieur de la serre permet une stabilisation naturelle des températures entre 20°C et 25°C, avec un décalage d'une saison des minimas 35 et maximas, qui améliore le rendement du chauffage écologique.
  5. 5. Unité de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cuve (9) implanté à environ 2 mètres de profondeur à l'extérieur de la serre permet une stabilisation naturelle des températures entre 15°C et 19°C, avec un décalage d'une saison des minimas et maximas, qui améliore le rendement de la climatisation 40 écologique.
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