FR3065976A1 - Piscine hors sol - Google Patents

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Abstract

Piscine hors sol (46) ayant des parois latérales (47) comprenant chacune une couche de matériau à forte conductivité thermique (47a), de préférence du béton, qui forme la face extérieure de la paroi latérale (47), et un circuit en boucle ouverte (9) dont chaque extrémité est en communication de fluide avec la piscine (46), des moyens de circulation étant prévus pour faire circuler l'eau de la piscine à l'intérieur dudit circuit (9), le circuit (9) étant en contact avec la couche de matériau à forte conductivité thermique (47a) de telle que l'eau de la piscine (46), après être entrée dans le circuit (9) par une première extrémité, capte de la chaleur du soleil récupérée dans ladite couche de matériau (47a), avant de ressortir, réchauffée, par l'autre extrémité du circuit (9).

Description

Titulaires) : WROBLESKI SERGE.
O Demande(s) d’extension :
® Mandataire(s) : CABINET CHAILLOT.
FR 3 065 976 - A1 @ PISCINE HORS SOL
@) Piscine hors sol (46) ayant des parois latérales (47) comprenant chacune une couche de matériau à forte conductivité thermique (47a), de préférence du béton, qui forme la face extérieure de la paroi latérale (47), et un circuit en boucle ouverte (9) dont chaque extrémité est en communication de fluide avec la piscine (46), des moyens de circulation étant prévus pour faire circuler l'eau de la piscine à l'intérieur dudit circuit (9), le circuit (9) étant en contact avec la couche de matériau à forte conductivité thermique (47a) de telle que l'eau de la piscine (46), après être entrée dans le circuit (9) par une première extrémité, capte de la chaleur du soleil récupérée dans ladite couche de matériau (47a), avant de ressortir, réchauffée, par l'autre extrémité du circuit (9)·
Figure FR3065976A1_D0001
Figure FR3065976A1_D0002
i
PISCINE HORS SOL
La présente invention concerne le domaine de la construction d'ouvrages à régulation thermique, et porte, en particulier, sur un système de régulation de la température de l'enveloppe d'une construction, notamment pour bâtiments à basse consommation.
On entend par domaine de la construction d'ouvrages à régulation thermique le domaine, par exemple, de la réalisation d'un ouvrage hors sol, tel qu'un bâtiment ayant des fonctions de régulation thermique, ou d'une piscine ayant des fonctions de régulation thermique.
Les bâtiments sont habituellement réalisés avec de la brique, du béton aggloméré, du béton cellulaire, ou plus généralement avec tout matériau ayant des propriétés de faible conductivité thermique.
la
Avec l'évolution des règlementations,
RT 2012 et bientôt la nécessaire de faire évoluer telles que
RT 2020 en France, il est les matériaux utilisés pour réaliser ces bâtiments.
Ces règlementations ont apporté de nouvelles contraintes, telles que la gestion de l'hygrométrie intérieure (qui peut causer une dégradation prématurée des murs et de , ou encore l'utilisation de l'inertie thermique des matériaux, de 1'énergie solaire, etc pour économiser au maximum sur les coûts de chauffage et le coût global du bâtiment.
Les techniques de construction classiques ne sont de mettre en place de nouvelles techniques de construction répondant aux exigences de ces règlementations, en termes de faible consommation d'énergie, de limitation du plus adaptées à ces règlementations. Il est donc nécessaire réchauffement climatique, de faible bilan polluant, et de construction durable et inaltérable dans le temps.
Par ailleurs, on connaît les systèmes de chauffage d'un bâtiment comprenant un tuyau de fluide caloporteur intégré dans la paroi intérieure du bâtiment, un fluide caloporteur chaud ou froid étant mis en circulation dans le tuyau afin de réchauffer ou rafraîchir l'air intérieur du bâtiment.
Cependant, un tel système peut, sous certaines conditions, entraîner des contraintes comme l'apparition d'un point de rosée en cas de différence trop importante entre le fluide et la paroi.
En outre, un tel système ne permet pas d'éviter les pertes thermiques vers l'extérieur : en effet, par exemple en cas de grand froid, la paroi interne sera chaude grâce au fluide et la paroi externe du bâtiment sera froide en raison de son contact avec l'air extérieur. Il y a dans ce cas une grande partie de la chaleur apportée par le fluide qui traverse la paroi et qui est perdue vers 1'extérieur.
La présente invention vise à résoudre les problèmes rencontrés avec les techniques de construction classiques décrites ci-dessus en proposant un système intégré à la construction, permettant de réguler la température de l'enveloppe de ladite construction, c'est-àdire ses parois extérieures, pour réduire significativement les transferts thermiques entre l'intérieur et l'extérieur de la construction. La présente invention a pour objet un système de régulation de la température de l'enveloppe d'une construction, caractérisé par le fait qu'il comprend :
- au moins une partie de ladite enveloppe, telle qu'un mur ou un toit, comprenant une couche de matériau conduisant la chaleur, laquelle couche forme une paroi extérieure de l'enveloppe susceptible d'être exposée à l'environnement extérieur, un circuit pour un premier fluide caloporteur, en boucle fermée, comprenant un serpentin mural en contact avec la couche de matériau conduisant la chaleur, au moins un échanqeur thermique, et des moyens de circulation du premier fluide caloporteur dans le circuit, et au moins une cuve enterrée dans le sol et remplie d second fluide caloporteur, tel que de 1 eau , 1'au moins un échanqeur thermique se situant dans ' au moins une cuve pour un échanqe thermique entre les premier et second fluides caloporteurs ce par quoi en utilisation, la mise en circulation du premier fluide caloporteur dans le circuit permet au premier fluide caloporteur :
lorsque la température de la paroi est supérieure celle du premier fluide caloporteur, de capter la chaleur de l'environnement extérieur qui est reçue à la paroi extérieure, ladite chaleur étant transmise au serpentin mural par conduction au travers de ladite paroi, puis de céder ladite chaleur, au niveau de l'au moins un échanqeur thermique, au second fluide caloporteur qui est plus froid que le premier fluide caloporteur, de telle sorte que la température de ladite paroi est abaissée et que le flux de chaleur de l'extérieur vers l'intérieur de la construction est limité, et inversement, lorsque la température de la paroi est inférieure à celle du premier fluide caloporteur, de capter, au niveau de l'au moins un échanqeur thermique, la chaleur du second fluide caloporteur qui est plus chaud que ledit premier fluide caloporteur, puis de céder ladite chaleur à la paroi extérieure, par conduction au niveau du serpentin mural, de telle sorte que la température de ladite paroi est rehaussée et que le flux de chaleur de l'intérieur vers l'extérieur de la construction est limité.
Le système selon la présente invention permet ainsi de créer une barrière thermique limitant le flux thermique entre l'intérieur et l'extérieur de la construction, grâce à la conductivité thermique des parties d'enveloppe pour un échange thermique efficace au niveau de
la paroi de la partie d'enveloppe, et à l'utilisation du
sol pour apporter, de manière directe ou indirecte, de la
fraîcheur ou des calories au premier fluide caloporteur, en
fonction des besoins.
Le serpentin mural peut être intégré aux murs
et/ou au toit de la construction, ou être posé sur la face intérieure des murs et/ou du toit après que ceux-ci ont été installés sur le chantier, les murs étant avantageusement formés d'au moins un élément préfabriqué.
Dans un autre cas, dans lequel la construction est en béton banché, c'est-à-dire dont le béton des murs est coulé sur le chantier, le serpentin mural peut par exemple être installé sur la face intérieure des murs, puis une isolation est projetée pour enrober le serpentin.
La partie d'enveloppe peut être une partie d'un toit, d'un toit terrasse ou d'un toit végétalisé. Dans le cas d'un toit végétalisé, en plus des avantages associés à la limitation du flux thermique entre l'intérieur et l'extérieur de la construction, le système selon la présente invention permet d'éviter une surchauffe des plantes et donc d'augmenter leur durée de vie et de pérenniser la terrasse.
Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, le système comprend une seule cuve ayant des parois en matériau conduisant la chaleur, de préférence en béton à forte conductivité thermique, de façon à permettre un échange thermique entre le second fluide caloporteur et le sol.
Selon des deuxième et troisième modes de réalisation de la présente invention, le système comprend une cuve ayant des parois en matériau conduisant la chaleur, de préférence en béton à forte conductivité thermique, et qui comprend en outre, sur l'intérieur des parois, une couche d'isolant, de préférence recouverte d'une doublure intérieure second fluide caloporteur étanche, de telle sorte que le est thermiquement isolé du sol.
échangeur cuve et contenant outre un
Le circuit peut thermique situé comprendre en outre un dans un caisson disposé thermiquement isolé de un fluide caloporteur, le second circuit pour fluide deuxième dans la celle-ci, le caisson système comprenant en caloporteur comprenant un échangeur thermique, un dispositif de récupération des calories et un moyen de circulation du fluide caloporteur dans le second circuit , ce par quoi le premier fluide caloporteur peut céder de la chaleur qu'il a capté au niveau du serpentin mural, au fluide caloporteur présent dans le caisson au niveau du deuxième échangeur thermique, laquelle chaleur cédée peut être captée, au niveau de l'échangeur thermique du second circuit, par le fluide caloporteur du second circuit, pour ensuite une récupération de la chaleur par les moyens de récupération.
Le système peut comprendre en outre des moyens caisson et de l'introduire dans la cuve.
d'homogénéisation permettant d'extraire de l'eau hors du
Selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, le circuit pour le premier fluide caloporteur comprend en outre un serpentin de paroi de cuve, situé dans la paroi en béton formant la paroi externe de la cuve, ce par quoi le serpentin de paroi de cuve est apte à échanger de la chaleur avec le sol.
Le système peut comprendre des vannes pour relier de manière sélective ou simultanée le serpentin mural avec le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique et/ou le serpentin de paroi de cuve en fonction des besoins de régulation thermique de la paroi de 1'habitation.
Selon le troisième mode de réalisation de la présente invention, le circuit pour le premier fluide caloporteur comprend en outre un troisième échangeur thermique disposé dans une seconde cuve contenant un fluide caloporteur et ayant des parois en matériau conduisant la chaleur, de préférence en béton à forte conductivité thermique, de façon à permettre un échange thermique entre le fluide caloporteur contenue dans la seconde cuve et le sol.
Le système peut comprendre des vannes pour relier de manière sélective ou simultanée le serpentin mural avec le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique, ou le troisième échangeur thermique en fonction des besoins de régulation thermique de la paroi de l'habitation.
Le système peut comprendre en outre des moyens d'homogénéisation permettant de faire passer du fluide caloporteur de la première cuve vers la seconde cuve et un élément formant canal reliant en partie supérieure les première et seconde cuves, pour déverser le trop-plein de la seconde cuve vers la première cuve.
Selon la présente invention, le serpentin mural est avantageusement à une distance comprise entre 25 mm et
300 mm de la face extérieure de la paroi extérieure.
Selon la présente invention, l'au moins une cuve
est avantageusement enterrée dans le sol à au moins 4 0 cm
de la surface.
Le premier fluide caloporteur peut être de l'eau
à laquelle est ajouté un produit antigel.
La présente invention a également pour objet une construction, caractérisée par le fait qu'elle est équipée d'un système de régulation de la température de l'enveloppe de ladite construction, le système étant tel que défini cidessus .
Les parties d'enveloppe peuvent être des murs formés d'une pluralité de panneaux comprenant chacun en leur sein un sous-serpentin ayant une entrée et une sortie pour le passage du premier fluide caloporteur, les panneaux étant agencés côte à côte de telle sorte que la sortie du tuyau d'un panneau est reliée à l'entrée du tuyau du panneau adjacent pour former le serpentin mural du circuit pour le premier fluide caloporteur. Les sous-serpentins pourront être reliés en série ou en dérivâtion/connexion sur nourrice avec contrôle par un système intelligent.
Le principe à la base de la présente invention peut également être appliqué à une piscine hors sol pour réchauffer l'eau de la piscine.
Est ainsi également divulguée une piscine hors sol ayant des parois latérales comprenant chacune une couche de matériau à forte conductivité thermique de paroi latérale , et un circuit en boucle ouverte dont chaque extrémité est en communication de fluide avec la piscine, des moyens de circulation étant prévus pour faire circuler préférence du béton, qui forme la face extérieure de la l'eau de la piscine à l'intérieur dudit circuit, le circuit étant en contact avec la couche de matériau à forte conductivité thermique de telle que l'eau de la piscine, après être entrée dans le circuit par une première extrémité, capte de la chaleur du soleil récupérée dans ladite couche de matériau, avant de ressortir, réchauffée, par l'autre extrémité du circuit.
On constate que, là encore, on exploite les
capacités de la couche de matériau à forte conductivité
thermique à stocker la chaleur du soleil et à la céder par
conduction à un serpentin en contact avec ladite couche de matériau, pour obtenir une source de chaleur renouvelable pour l'eau de la piscine.
Selon la présente invention, un matériau à forte conductivité thermique aura de préférence une conductivité thermique de 0,7 0 W.m^.JC1.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation particuliers avec référence au dessin annexé.
Sur ce dessin :
la Figure 1 est un schéma d'un bâtiment, en particulier une habitation, équipé du système selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
la Figure 2 est un schéma d'un bâtiment, en particulier une habitation, équipé du système selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ;
la Figure 3 est un schéma d'un bâtiment, en particulier une habitation, équipé du système selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ;
les Figures 4a à 4c sont des vues en coupe de trois modes de réalisation d'un panneau formant les parois externes d'un bâtiment selon la présente invention ; et la Figure 5 est une vue en perspective avec coupe partielle d'une piscine intégrant un système de réchauffage/régulation pour piscine conformément aux principes de la présente invention.
Si l'on se réfère aux Figures 1 à 3, on peut voir que l'on y a représenté une construction classique 1, ici une habitation 1, formée de murs 2, d'un sol 3 et d'un toit
4.
L'habitation 1 comprend en outre un système 5 de régulation de la température des murs 2 conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention.
Le système 5 comprend une cuve 6 contenant de l'eau 7 et enterrée dans le sol S, et un circuit de fluide caloporteur 8 comprenant un serpentin mural 9, un échangeur thermique 10 et une pompe 11, tous reliés en série de manière fluidique en un circuit fermé. Le fluide caloporteur a des propriétés antigel, et par exemple est de l'eau, à laquelle peut être ajouté un produit antigel.
La cuve 6 est de forme généralement
parallélépipéd ique, et peut présent er, par exemple, un
volume compris entre 10 000 litres et 150 000 litres.
Les parois 6a de la cuve 6 sont en matériau
conduisant la chaleur, tel que du béton, de préférence un
béton à forte conductivité thermique, de telle : sorte que la
température de l'eau 7 au sein de la cuve 6 est régulée par la température du sol S. La cuve 6 et l'eau 7 qu'elle contient constituent donc une réserve calorifique comme cela ressortira plus clairement ci-après. La cuve 6 est ίο remplie à l'aide d'un tube de remplissage Tr dont une extrémité inférieure se situe dans la cuve 6 et dont
1'extrémité supérieure est , dans l'exemple illustré,
accessible à . L 'utilisateur et muni d'une vanne de
remplissage ( non représentée) pour que l'utilisateur puisse
y raccorder un tuyau et y faire passer l'eau 7. Bien
entendu, le tube de remplissage Tr pourrait être relié à un
réseau d'eau
Dans l'exemple représenté, le serpentin mural 9 est disposé dans le mur 2 directement contre une paroi de béton 2a formant la façade extérieure de l'habitation 1, et contre la face intérieure de ladite paroi de béton 2a. L'objectif est d'avoir un bon transfert thermique entre la paroi en béton 2a et le serpentin mural 9, de telle sorte que le fluide circulant dans le serpentin 9 régule la température de la paroi en béton 2a. Un isolant 2b recouvre la face intérieure de la paroi 2a et le serpentin mural 9, de façon à éviter les échanges thermiques entre l'intérieur de l'habitation 1 et le serpentin 9 ou la paroi en béton 2a.
La conception précise du mur 2 et ses variantes
seront décrites plus en détail dans la suite de la
description.
L 'échangeur thermique 10 est un échangeur
thermique classique, et est disposé dans la cuve 6 en formant par exemple un serpentin, des spires, des lames, etc., de façon à augmenter la surface en contact avec l'eau et donc l'efficacité de l'échange thermique entre le fluide caloporteur qui y circule et l'eau 7. A cet effet, l'échangeur thermique 10 sera réalisé en un matériau à forte conductivité thermique, comme le cuivre par exemple.
Le dimensionnement du système 5, à savoir, entres autres, le volume choisi pour la cuve 6, la surface de π
l'échangeur thermique 10 en contact avec l'eau 7 de la cuve 6 (par exemple, nombre de spires), le débit de la pompe, etc., dépend directement de l'environnement et des besoins énergétiques (par exemple, du dimensionnement) de l'habitation. Ces points seront décrits plus en détail dans la suite de la description.
En fonctionnement, lorsque la pompe il est mise en route, le fluide caloporteur circule en boucle dans le circuit 8. On peut distinguer plusieurs modes de fonctionnement du système 5 en fonction des conditions extérieures .
Mode E : mode été, forte chaleur extérieure
En été, en cas de fortes températures extérieures, ou lorsque le soleil chauffe la paroi 2a, le fluide caloporteur circulant, sous l'action de la pompe il, dans le serpentin mural 9, alors plus froid que la paroi 2a, se réchauffe en absorbant la chaleur de la paroi 2a. Ainsi, la paroi 2a se refroidit. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu'à l'échangeur thermique 10, où il cède la chaleur à l'eau 7 de la cuve 6. Le fluide caloporteur ainsi refroidi est ensuite envoyé, toujours sous l'action de la pompe il, vers le serpentin mural 9, où il peut à nouveau absorber de la chaleur de la paroi 2a.
L'eau 7 de la cuve 6 cède sa chaleur au sol S, par conduction thermique à travers la paroi 6a de la cuve
6. Étant donné que le sol S reste sensiblement toujours à la même température, environ 15°C, grâce à son importante inertie thermique, l'eau 7 reste également sensiblement à la même température.
Ainsi, le système 5 permet de réguler la température du mur 2 en faisant baisser la température de la paroi 2a. De cette manière, un transfert de chaleur de l'extérieur vers l'intérieur de l'habitation 1 est fortement limité, le confort des habitants est préservé et d'importantes économies de climatisation sont réalisées.
Mode H : mode hiver, froid extérieur
Inversement, en hiver, en cas de températures extérieures froides, le fluide caloporteur cède de la chaleur à la paroi 2a lorsqu'il circule dans le serpentin mural 9, ce par quoi le fluide caloporteur refroidit alors que la paroi 2a se réchauffe, puis le fluide caloporteur se
réchauffe en passant dans l'échangeur thermique 10, en
absorbant la chaleur de 1'eau 7 de la cuve 6, qui est
régulée à une température sensiblement constante par le sol
S.
Ainsi, le système 5 permet de réguler la température du mur 2 en réchauffant la paroi 2a de quelques degrés. De cette manière, un transfert de chaleur de l'intérieur de l'habitation 1 vers l'extérieur est fortement limité, le confort des habitants est préservé et d'importantes économies de chauffage sont réalisées.
Mode T : mode tempéré, pour printemps/automne ou cycle jour/nuit
En outre, il existe des variations de la température extérieure entre le jour et la nuit, que ce soit en cas de température extérieure faible ou forte, ou
même lorsque la température extérieure n'est ni très
élevée, ni très faible, par exemple en automne et au
printemps.
Dans un tel cas, le système 5 peut être utilisé
pour réguler la température de manière continue, en
absorbant la chaleur de la paroi 2a le j our et en
réchauffant celle-ci la nuit, selon les modes de fonctionnement indiqués précédemment.
Si l'on se réfère à la Figure 2, on peut voir qu'est représentée une construction similaire à celle de la Figure 1, et en particulier une habitation 1 formée de murs 2, d'un sol 3 et d'un toit 4.
L'habitation 1 comprend en outre un système 12 régulation de la température des murs 2 conformément à de un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Le système 12 comprend une cuve contenant de l'eau 14 et enterrée dans le sol S, et un premier circuit de fluide caloporteur comprenant un serpentin mural 9, thermique un
17, un premier échangeur deuxième échangeur
thermique 18 , quatre vannes en T 19a, 19b, 19c, 19d, un
serpentin de paroi de cuve 20 et une première pompe 21. Le
remplissage de la cuve 13 se fait à l'aide d ' un tube de
mode de réalisation.
remplissage Tr comme dans le premier
Le système 12 comprend également un second circuit 22 de fluide caloporteur ou d'eau du réseau, comprenant, en série, un troisième échangeur thermique 23, une deuxième pompe 24 et un dispositif de récupération des calories 25.
La cuve 13 est de forme sensiblement identique à la cuve 6 du premier mode de réalisation de l'invention.
La cuve 13 comprend des parois externes 13a en béton. L'intérieur des parois externes 13a est recouvert d'un isolant 13b, puis d'une doublure intérieure (liner) 13c étanche, à l'exception de la paroi 13a définissant le haut de la cuve 13. De cette manière, l'eau 14 que contient la cuve 13 est thermiquement isolée du sol S.
La cuve 13 comprend en outre en son sein un caisson 13d, disposé au fond de la cuve 13. Le caisson 13d est réalisé en un matériau isolant, tel qu'une ossature galvanisée ou un panneau de béton, de type sandwich, avec un isolant à cellule fermée, tel que du polyuréthane projeté entre les deux ou du polystyrène extrudé, et résistant à l'eau, de telle sorte que l'eau 14 présente dans le caisson 13d est thermiquement isolée de l'eau 14 présente dans la cuve 13.
Le caisson 13d présente une ouverture inférieure 13e permettant de relier de manière fluidique l'intérieur du caisson 13d avec le reste de la cuve 13, permettant un brassage de l'eau avec les variations de température.
Deux tubes d'extraction d'air 49, munis chacun d'une vanne de fermeture 50, sont prévus, ayant chacun une première extrémité 49a à l'air libre et une seconde extrémité 49b débouchant en partie supérieure de la cuve 13 et du caisson 13d, respectivement, dans l'intervalle d'air entre la surface libre de l'eau 14 et la partie supérieure de la cuve 13 et du caisson 13d. Ces tubes 49 servent au dégazage lors du remplissage, et seront associés à des capteurs de niveau d'eau et une vanne de remplissage (aspect remplissage de la cuve discuter).
Le système comprend également un ensemble d'homogénéisation 26, comprenant un premier tube 26a reliant le caisson 13d à 1 ' entrée d'une troisième pompe
26b, et un second tube
26c reliant la sortie de la pompe
26b avec le fond de la cuve .
L'ensemble d'homogénéisation permet de faire circuler de l'eau du caisson
13d vers le reste de la cuve
13, comme représenté par les flèches sur la Figure 2.
Les premier et troisième échangeurs thermiques caisson
13d, et le deuxième échangeur thermique 18 se situe dans la cuve
13, hors du caisson 13d.
17, 23 se situent l'un au-dessous de l'autre dans le
Les deux extrémités du serpentin mural 9 sont
reliées de manière fluidique à une première voie de chacune
des deux premières vannes 19a et 19b, la pompe 21 étant
disposée entre l'une desdites extrémités et la vanne correspondante.
Les deux extrémités du premier échangeur thermique 17 sont également reliées de manière fluidique à une seconde voie de chacune des deux premières vannes 19a et 19b.
Les troisièmes voies de chacune des deux vannes
19a et 19b sont respectivement reliées à des premières voies des deux autres vannes 19c et 19d.
Les deux extrémités du deuxième échangeur thermique 18 sont reliées de manière fluidique à une seconde voie de chacune des deux autres vannes 19c et 19d.
sont chacune
Les deux extrémités du serpentin de paroi de cuve reliées de manière fluidique à la troisième voie de des deux autres vannes 19c et 19d.
De cette manière, les vannes 19a, 19b, 19c et
19d du circuit 15 permettent de relier sélectivement le serpentin mural 9 avec le premier échangeur thermique
17, le deuxième échangeur thermique serpentin de paroi de cuve 20.
En fonctionnement, on distingue comme précédemment, plusieurs modes selon les conditions extérieures .
Mode E : mode été, forte chaleur extérieure
En été, en cas de fortes températures extérieures, ou lorsque le soleil chauffe la paroi 2a, le fluide caloporteur circulant dans le serpentin mural 9, alors plus froid que la paroi 2a, se réchauffe en absorbant la chaleur de la paroi 2a. Ainsi, la paroi 2a se refroidit. Sous l'action de la pompe 21, il circule ensuite vers l'un des échangeurs thermiques 17 et 18 ou le serpentin de paroi de cuve 20, avec un choix préalable par l'habitant du logement, ou par des moyens intelligents de régulation présents dans le système 12, en actionnant les
vannes 19a-d tel que nécessaire.
Ainsi, s'il est nécessaire de produire de l'eau
chaude sanitaire , le serpentin mural 9 sera relié au
échangeur premier thermique
17, afin que le dispositif de récupération des calories produise de l'eau chaude sanitaire en récupérant les calories du caisson 13d.
Lorsque suffisamment d'eau chaude sanitaire a été produite, ou que la température de l'eau du caisson 13d atteint une valeur seuil, par exemple 20°C, les vannes 19a et 19b sont actionnées de telle sorte que le deuxième échangeur thermique 18 est relié au serpentin mural 9. Dans un tel cas, la régulation de la température de la paroi 2a est obtenue de la même manière que pour le premier mode de réalisation.
Cependant, comme la cuve 13 est thermiquement isolée, la température de l'eau 14 va augmenter au cours du temps, et ne va pas rester constante contrairement au premier mode de réalisation.
Ainsi, une fois que l'eau 14 a atteint une valeur seuil de température haute, par exemple 23°C, les vannes 19c et 19d sont actionnées de façon à relier le serpentin mural 9 au serpentin de paroi de cuve 20.
Le serpentin de paroi de cuve 20, situé dans la paroi de la cuve 13, n'est pas thermiquement isolé du sol, et va donc échanger des calories avec le sol, afin de réguler la température de la paroi 2a.
En parallèle, l'ensemble d'homogénéisation 26 peut être actionné pour rendre la température de l'eau 14 homogène, à la fois dans la cuve 13 et dans le caisson 13d.
Bien entendu, l'extraction des calories pour le caisson 13d ne devrait pas se faire au détriment de la régulation de l'enveloppe.
On souligne ici que les vannes en forme de T peuvent être configurées pour autoriser une communication du serpentin mural 9 simultanément avec le premier échangeur thermique 17, le second échangeur thermique 18 et le serpentin de paroi de cuve 20.
Mode H : mode hiver, froid extérieur
Inversement, en hiver, en cas de températures extérieures froides, le fluide caloporteur cède de la chaleur à la paroi 2a, ce par quoi le fluide caloporteur refroidit alors que la paroi 2a se réchauffe.
Dans un tel cas, l'eau du caisson 13d ne sera pas réchauffée, mais il est toutefois possible de le relier à une pompe à chaleur eau/eau qui fera office de dispositif de récupération des calories 25.
Le serpentin mural 9 sera généralement relié au deuxième échangeur thermique 18, où le fluide caloporteur utilise la chaleur de l'eau 14 pour réchauffer la paroi 2a.
Cependant, comme indiqué précédemment, la cuve 13 étant thermiquement isolée, la température de l'eau 14 va diminuer dans le temps, et ne va pas rester constante contrairement au premier mode de réalisation.
Ainsi, une fois que l'eau 14 a atteint une valeur seuil de température basse, par exemple 14°C, les vannes
19c et 19d sont actionnées de façon à relier le serpentin mural 9 au serpentin de paroi de cuve 20.
Le serpentin de paroi de cuve 20, situé dans la paroi de la cuve 13, n'est pas thermiquement isolé du sol S, et le fluide caloporteur va donc échanger des calories avec le sol S, qu'il cédera à la paroi 2a lorsqu'il circulera dans le serpentin mural 9 afin de réguler la température de la paroi 2a.
En parallèle, l'ensemble d'homogénéisation 26 peut être actionné pour rendre la température de l'eau 14 homogène, à la fois dans la cuve 13 et dans le caisson 13d.
Mode T : mode tempéré, pour printemps/automne ou cycle jour/nuit
Comme pour le premier mode de réalisation, le système 12 peut être utilisé pour réguler la température de manière continue, en absorbant la chaleur de la paroi 2a le jour et en réchauffant celle-ci la nuit, selon les modes de fonctionnement indiqués précédemment.
La chaleur captée le jour peut être stockée par l'eau du caisson 13d et/ou de la cuve 13, pour permettre de réchauffer la paroi 2a la nuit.
Inversement, la température de l'eau du caisson 13d et/ou de la cuve 13 ayant diminué au cours de la nuit, elle permet de refroidir la paroi 2a au cours de la j ournée.
De la même manière, les calories captées le jour peuvent être renvoyées la nuit dans le dispositif de récupération des calories 25, qui peut servir au sanitaire et autres (pompe à chaleur, ballon thermodynamique, machine à laver, etc.).
Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut voir qu'est également représentée une construction similaire à celle des Figures 1 et 2, et en particulier une habitation formée de murs 2, d'un sol 3 et
L'habitation 1 comprend en outre un système 27 de régulation de la température des murs 2 conformément à un troisième contenant l'eau 29, mode de réalisation de la présente invention.
Le système 27 de l'eau enterrées fluide caloporteur premier échangeur et dans comprend une première cuve une seconde cuve 30 contenant le sol S, et un premier circuit comprenant un serpentin mural 9, thermique
4, un de de un deuxième échangeur thermique 33, quatre vannes troisième échangeur thermique
Le remplissage de la remplissage réalisation.
Le comprenant, en cuve se
T 35a, et une
Tr comme système dans
35b, 35c, 35d, un première pompe 37.
fait à l'aide d'un tube de les premier et deuxième modes de comprend également un second de fluide caloporteur ou d'eau du réseau, en série, un une deuxième calories 41.
La premier mode ses parois béton, de sein de la pompe 40 et seconde cuve de sont telle quatrième échangeur thermique un dispositif de récupération réalisation en matériau
39, des est identique à la cuve 6 de l'invention, à savoir thermoconducteur, tel que sorte que la température de l'eau 29 cuve 30 est régulée par le sol S.
du que le au du deuxième mode de réalisation, à savoir qu'elle comprend une
28a est recouvert d'un isolant 28b, puis d'une doublure
La cuve 2 8 comprend en outre en son sein un caisson 28d, disposé au fond de la cuve 28. Le caisson
28d manière, l'eau 29 que contient la cuve 28 est thermiquement isolée du sol
S .
est réalisé en un matériau isolant, tel qu'une ossature galvanisée ou un panneau de béton, de type sandwich, avec un isolant à cellule fermée, tel que du polyuréthane projeté entre les deux ou du polystyrène extrudé, et résistant à l'eau, de telle sorte que l'eau 29 présente dans le caisson 28d est thermiquement isolée de l'eau 29 présente dans la cuve 28.
Le caisson 28d présente une ouverture inférieure 28e permettant de relier de manière fluidique l'intérieur du caisson 28d avec l'intérieur de la cuve 28.
Deux tubes d'extraction d'air 49, munis chacun d'une vanne de fermeture 50, sont également prévus, de manière analogue au deuxième mode de réalisation.
Le système 27 comprend également un premier ensemble d'homogénéisation 42, analogue à l'ensemble 26, comprenant un premier tube 42a reliant le caisson 28d à l'entrée d'une troisième pompe 42b, et un second tube 42c reliant la sortie de la pompe 42b avec le fond de la première cuve 28.
Le système 27 comprend également un second ensemble d'homogénéisation 43, analogue au premier, comprenant un premier tube 43a reliant la cuve 28 à l'entrée d'une quatrième pompe 43b, et un second tube 43c reliant la sortie de la pompe 43b avec le fond de la seconde cuve 30.
Les deux cuves 28, 30 sont en outre fluidiquement reliées par un canal 44, disposé dans la partie supérieure des cuves 28, 30. Le canal 44 et les cuves 28, 30 sont en outre agencés d'une manière telle que l'interface eau/air 45 de chaque cuve est au même niveau, ledit niveau passant par le canal 44.
Comme pour le deuxième mode de réalisation, les deuxième et troisième échangeurs thermiques 33, 39 se situent l'un au-dessous de l'autre dans le caisson 28d, et le premier échangeur thermique se situe dans la cuve hors du caisson 28d.
Les deux extrémités du serpentin mural sont reliées de manière fluidique à une première voie de chacune des deux premières vannes 35a et
35b, la pompe étant disposée entre l'une desdites extrémités et la vanne correspondante.
En outre, les deux extrémités du deuxième échangeur thermique sont reliées de manière fluidique à une seconde voie de chacune des deux premières vannes 35a et 35b.
Les troisièmes voies de chacune des deux vannes 35a et 35b sont respectivement reliées à des premières voies des deux autres vannes 35c et 35d.
Les deux extrémités du premier échangeur thermique 34 sont reliées de manière fluidique à une seconde voie de chacune des deux autres vannes 35c et 35d.
Les deux extrémités du troisième échangeur
thermique 36 sont reliées de manière fluidique à la
troisième voie de chacune des deux autres vannes 35c et
35d.
De cette manière, les vannes 35a, 35b, 35c et 35d
du circuit 21 permettent de relier sélectivement le serpentin mural 9 avec le premier échangeur thermique 34, le deuxième échangeur thermique 33 et/ou le troisième échangeur thermique 36.
En fonctionnement, on distingue comme précédemment, plusieurs modes selon les conditions extérieures. Le fonctionnement est sensiblement identique à celui du second mode de réalisation.
Mode E : mode été, forte chaleur extérieure
En été, en cas de fortes températures extérieures, ou lorsque le soleil chauffe la paroi 2a, le fluide caloporteur circulant dans le serpentin mural 9, alors plus froid que la paroi 2a, se réchauffe en absorbant la chaleur de la paroi 2a. Ainsi, la paroi 2a se refroidit. Sous l'action de la pompe 37, il circule ensuite vers l'un des échangeurs thermiques 33, 34, 36, avec un choix préalable par l'habitant du loqement, ou par des moyens intelliqents de réqulation présents dans le système 27, en actionnant les vannes 35a-d tel que nécessaire.
Ainsi, s'il est nécessaire de produire de l'eau chaude sanitaire, le serpentin mural 9 sera relié au deuxième échanqeur thermique 33, afin que le dispositif de récupération des calories 41 produise de l'eau chaude sanitaire en récupérant les calories du caisson 28d.
Lorsque suffisamment d'eau chaude sanitaire a été produite, ou que la température de l'eau du caisson 28d atteint une valeur seuil, par exemple 20°C, les vannes 35a et 35b sont actionnées de telle sorte que le premier échanqeur thermique 34 est relié au serpentin mural 9. Dans un tel cas, la réqulation de la température de la paroi 2a est obtenue de la même manière que pour le premier mode de réalisation.
Cependant, comme la cuve 28 est thermiquement isolée, la température de l'eau 29 va auqmenter au cours du temps, et ne va pas rester constante contrairement au premier mode de réalisation.
Ainsi, une fois que l'eau 29 a atteint une valeur seuil de température haute, par exemple 23°C, les vannes 35c et 35d sont actionnées de façon à relier le serpentin mural 9 au troisième échanqeur thermique 36.
Le troisième échanqeur thermique 36, situé dans la cuve non thermiquement isolée 30, va échanqer des calories avec l'eau 29 présente dans la seconde cuve 30. La température de l'eau 29 reste sensiblement constante, car la chaleur est transmise au sol S par conduction thermique à travers les parois de la cuve 3 0 , comme pour le premier mode de réalisation.
En parallèle, le premier ensemble d'homogénéisation 42 peut être actionné pour rendre homogène la température de l'eau 29 le caisson 28d.
De la même manière, dans le second ensemble d'homogénéisation peut être actionné pour rendre homogène la température de l'eau 29 dans la première cuve cuve second tube 43c, et le trop-plein de la seconde
Bien entendu, là encore l'extraction pour le caisson 28d ne devrait pas se la régulation
Mode H : mode faire au
1'eau de la par le cuve 30 est des calories détriment de de l'enveloppe.
hiver, froid extérieur
Inversement, en hiver, en cas de températures extérieures froides chaleur à refroidit le fluide caloporteur cède de la la paroi alors que
2a , ce par quoi le fluide la paroi 2a se réchauffe.
Dans un tel cas, l'eau du caisson 28d réchauffée, mais il une pompe à chaleur de récupération des caloporteur ne sera pas est toutefois possible de eau/eau calories
Le serpentin mural le relier à qui fera office de dispositif
41.
sera généralement relié au utilise la chaleur de l'eau 29 pour réchauffer la paroi 2a.
premier échangeur thermique
4, où le fluide caloporteur
Cependant, comme indiqué précédemment, la cuve 28 étant thermiquement isolée, la température de l'eau 29 va diminuer dans le temps, et ne va pas rester constante contrairement au premier mode de réalisation.
Ainsi, une fois que l'eau 29 a atteint une valeur seuil de température basse, par exemple 14°C, les vannes 35c et 35d sont actionnées de façon à relier le serpentin mural 9 au troisième échangeur thermique 36.
Le fluide caloporteur circulant dans le troisième échangeur thermique 36, disposé dans la seconde cuve non thermiquement isolée 30, va échanger des calories avec l'eau 29 présente dans la seconde cuve 30, qu'il cédera à la paroi
2a lorsqu'il circulera dans le serpentin mural 9 afin de réguler la température de la paroi 2a.
La température de l'eau reste sensiblement constante, car la chaleur est transmise au sol S par conduction thermique à travers les parois de la cuve 30, comme pour le premier mode de réalisation.
En parallèle, comme précédemment, les ensembles d'homogénéisation 42, 43 peuvent être actionnés pour rendre homogène la température de l'eau
29, la fois dans la première le caisson 28d et dans la seconde cuve .
Mode mode tempéré, pour printemps/automne ou cycle jour/nuit
Comme pour les premier et seconds modes de réalisation, le système 27 peut être utilisé pour réguler la température de manière continue, en absorbant la chaleur de la paroi 2a le jour et en réchauffant celle-ci la nuit, selon les modes de fonctionnement indiqués précédemment.
La chaleur captée le jour peut être stockée par l'eau du caisson 28d et/ou de la cuve 28, pour permettre de réchauffer la paroi 2a la nuit.
Inversement, la température de l'eau du caisson 28d et/ou de la cuve 28 ayant diminué au cours de la nuit, elle permet de refroidir la paroi 2a au cours de la j ournée.
De la même manière, les calories captées le jour peuvent être renvoyées la nuit dans le dispositif de récupération des calories 41, qui peut servir au sanitaire et autres (pompe à chaleur, ballon thermodynamique, machine à laver, etc.).
Comme indiqué précédemment, le dimensionnement des cuves, des serpentins, des échangeurs thermiques, des pompes, du système de récupération de calories, dépend des conditions environnementales et de l'emplacement géographique de l'habitation 1, ainsi que de son orientation et de ses besoins énergétiques.
On peut toutefois déterminer des ordres de grandeur, correspondant à une habitation domestique classique, et qui pourront être affinés pour être adaptés à une habitation particulière.
La capacité de chaque cuve 6, 13, 28, 30 peut être comprise entre 10 000 litres et 150 000 litres, et elles peuvent être enterrées de telle sorte que leur face supérieure est à environ 40 cm de profondeur.
Les tuyaux des systèmes de régulation 5, 12, 27, et en particulier les serpentins 9, 10, 17, 18, 23, 33, 34,
36, 39 peuvent avoir un diamètre compris entre 10 mm et 33 mm, et sont réalisés en cuivre ou en un autre matériau à forte conductivité thermique.
Le serpentin mural 9 est disposé dans le mur 2 en faisant des S ou des spirales, et est agencé de telle sorte que, pour 1 mètre carré de mur 2, le serpentin 9 a une longueur de 10 m.
Bien entendu, les ordres de grandeur indiqués cidessus ne sont pas limitatifs. En particulier, les exemples de capacité des cuves indiqués ci-dessus ne s'appliqueraient pas dans le cas où le bâtiment dont la température d'enveloppe doit être régulée est un immeuble avec logements groupés ou un hôtel. Au moins les cuves devront donc être redimensionnées en fonction des besoins.
Si l'on se réfère aux
Figures 4a à 4c, on peut voir que le mur peut être réalisé de différentes maniérés.
Selon un premier mode de réalisation du mur, représenté sur la
Figure
4a, on peut voir que le mur comprend une couche de béton 2a, thermique, et une couche d'isolant
2a a une première paroi 2c, formant mur 2, et donc d'une habitation 1, de forte conductivité
2b. La couche de béton la façade extérieure du et une seconde paroi 2d opposée. La couche d'isolant 2b présente une première paroi
2e, formant la paroi interne du mur 2, et une paroi 2f correspondant à la paroi 2d de la couche de béton 2a, la couche d'isolant 2b étant plaquée contre la couche de béton 2a.
On peut voir que le serpentin de fluide caloporteur 9 est disposé dans la couche de béton 2a, à proximité de sa seconde paroi 2d. En particulier, le serpentin 9 peut être à 20 mm de la seconde paroi 2d.
Cette disposition permet d'exploiter la totalité des calories portées par la couche de béton 2a, lorsque celle-ci est chauffée par l'environnement extérieur.
Le mur 2 est réalisé de la manière suivante : on coule une première couche de béton, d'une épaisseur égale à environ la moitié de celle de la couche de béton finale 2a, on place le serpentin de fluide caloporteur 9, puis on coule le reste du béton de la couche de béton 2a, et on plaque ensuite la couche d'isolant 2b contre la couche de béton 2a.
Selon un deuxième mode de réalisation du mur, représenté sur la Figure 4b, on peut voir qu'une couche supplémentaire 2g est disposée entre la couche de béton 2a et la couche d'isolant 2b. Cette couche supplémentaire 2g peut être composée de mortier ou de béton.
On peut voir en outre que le serpentin 9 est disposée dans ladite couche supplémentaire 2g. On peut également voir qu'une armature 2h, qui peut par exemple consister en un treillis métallique ou en matière synthétique, est disposée entre la couche de béton 2a et la couche supplémentaire 2g. L'armature 2h permet par ses propriétés mécaniques d'assurer la liaison entre le béton de la couche de béton 2a et le matériau de la couche supplémentaire 2g et l'attache du serpentin 9, et par ses propriétés thermiques de mieux répartir la chaleur fournie ou absorbée par le serpentin 9, afin d'améliorer l'efficacité énergétique de l'ensemble dans le cas d'une armature métallique.
Le mur 2 est réalisé de la manière suivante : on coule la couche de béton 2a, on place l'armature 2h contre la seconde paroi 2d de la couche de béton 2a, puis on place le serpentin de fluide caloporteur 9 contre le treillis 2h, puis on coule le mortier ou le béton de la couche supplémentaire 2g, et on plaque ensuite la couche d'isolant 2b contre la couche supplémentaire 2g.
On indique ici que les qualités mécaniques du béton de la couche de béton 2a, formant la façade du mur 2, seront plus élevées que celles du matériau 2g qui recouvre le serpentin 9, de façon à permettre d'absorber les éventuelles dilatations du serpentin 9.
Selon un troisième mode de réalisation du mur, représenté sur la Figure 4c, on peut voir que le serpentin 9 est simplement disposé entre la couche de béton 2a et la couche d'isolant 2b.
Cette configuration permet de s'affranchir des contraintes thermiques pouvant apparaître dans le mur. En effet, lorsque du fluide froid ou chaud passe dans le serpentin
9, il se dilate ou se contracte. Lorsque le serpentin est pris dans une couche de béton ou de mortier, sa dilatâtion/contraction créé des contraintes internes à la paroi, et créé un risque d'endommagement du mur. Dans le cas présent, le serpentin 9 est libre de se dilater ou se contracter autant que nécessaire.
Le mur 2 est réalisé de la manière suivante on coule la couche de béton 2a, on place le serpentin de fluide caloporteur 9 contre la seconde paroi 2d de la couche de béton 2a, et on plaque ensuite la couche d'isolant 2b contre la couche de béton 2a, par exemple en coulant l'isolant ou en le projetant.
On souligne ici que le mur 2, réalisé selon l'un des modes de réalisation des Figures 4a à 4c, peut être formé d'un ensemble de blocs préfabriqués.
Chaque bloc comprend une sous-partie de serpentin, ayant deux orifices d'entrée/sortie de fluide caloporteur.
Plusieurs blocs sont disposés de manière adjacente pour former un mur, et les sous-serpentins sont reliés en série ou en dérivâtion/connexion sur nourrice avec contrôle par un système intelligent, pour former le serpentin 9. Ceci permet d'utiliser indépendamment les murs de la maison en fonction de leurs expositions et des besoins énergétiques, avec régulation par thermostat. On pourra ainsi privilégier ponctuellement les murs les mieux exposés au soleil, afin de capter le maximum de calories ou inversement.
Le principe à la base de la présente invention peut également être appliqué à une piscine hors sol.
Si l'on se réfère à la Figure 5, on peut voir que l'on y a représenté une piscine 46 ayant des parois latérales 47 reposant sur des semelles en béton 48, et un système de régulation 49.
Les parois latérales 47 comprennent une couche de béton 47a, une couche d'isolant 47b, une membrane rigide de faible épaisseur 47c et un liner étanche 47d.
Les parois 47 qui sont exposées au soleil seront en outre munies d'un serpentin mural 9, disposé dans la couche de béton 47a d'une manière connue en soi.
Cependant, contrairement à l'habitation 1, il n'y a ici pas de cuve d'eau formant réserve de calories. Le fluide qui circule dans le serpentin mural 9 est l'eau de la piscine. La circulation de l'eau est obtenue par une pompe prévue dans l'une des parois latérales, avec par exemple l'orifice d'admission de la pompe en communication avec une entrée d'eau ménagée dans une paroi 47 et l'orifice de refoulement de la pompe en communication avec une extrémité dite d'entrée du serpentin mural 9, dont l'autre extrémité, dite de sortie, débouche directement sur une paroi latérale 47 et dans la piscine.
Ainsi, en fonctionnement, lorsque la chaleur extérieure chauffe les parois 47 de la piscine 46, la chaleur est captée par l'eau circulant dans le serpentin mural 9 l'eau ainsi réchauffée est renvoyée dans la piscine
Les parois 47 de la piscine peuvent être mises en forme selon l'un des modes de réalisation des murs 2 des
Figures
4a à 4c, puis en ajoutant ensuite la membrane rigide 47c et le liner 47d.
Il est bien entendu que les modes de réalisation
ci-dessus de la présente invention ont été donnés à titre
10 indicatif et non limitatif et que des modifications
pourront y être apportées sans que 1 ' on s'écarte pour
autant du cadre de la présente invention.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS
    1 - Piscine hors sol (46) ayant des parois latérales (47) comprenant chacune une couche de matériau à
    5 forte conductivité thermique (47a), de préférence du béton, qui forme la face extérieure de la paroi latérale (47), et un circuit en boucle ouverte (9) dont chaque extrémité est en communication de fluide avec la piscine (46), des moyens de circulation étant prévus pour faire circuler l'eau de la 10 piscine à l'intérieur dudit circuit (9), le circuit (9) étant en contact avec la couche de matériau à forte conductivité thermique (47a) de telle que l'eau de la piscine (46), après être entrée dans le circuit (9) par une première extrémité, capte de la chaleur du soleil récupérée 15 dans ladite couche de matériau (47a), avant de ressortir, réchauffée, par l'autre extrémité du circuit (9) .
    1/5
    Ι^νΛ7/Λ7Λ7Λ7Λ7Λ^ΐνΛ7/Λ7Λ
  2. 2/5
    CN
    CS CO -Q N- CO CO CM CO V- v□)
    II
    zfl 26c 'JS
  3. 3/5
  4. 4/5
  5. 5/5
    47a
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