FR3066526A1 - Menuiserie comprenant un systeme de climatisation - Google Patents

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Abstract

La menuiserie (10) est destinée à être installée dans une baie d'un bâtiment, comprenant un ouvrant (11) comportant un vitrage (13) enserré par un cadre d'ouvrant comprenant une traverse d'ouvrant supérieure reliée à une traverse d'ouvrant inférieure par deux montants d'ouvrant, ledit ouvrant (11) coopérant avec un dormant (12) comportant un cadre de dormant comportant une traverse de dormant supérieure reliée à une traverse de dormant inférieure par deux montants de dormant, la menuiserie (10) comprenant un système de climatisation comportant au moins un élément chauffant agencé dans le cadre de dormant et des moyens de contrôle reliés au système de climatisation de sorte à piloter l'élément chauffant.

Description

Domaine de l’invention
L’invention relève des menuiseries comprenant un ouvrant adapté à coopérer avec un dormant pour ouvrir ou fermer une baie d’un bâtiment dans laquelle la menuiserie est installé. Elle s’inscrit dans le domaine des menuiseries aptes à réguler la température interne d’un bâtiment dans lequel elles sont installées, et concerne plus particulièrement une menuiserie comprenant un système de climatisation.
État de l’art
Les menuiseries, par exemple de type fenêtre ou porte fenêtre, comprennent un ouvrant coopérant avec un dormant pour ouvrir ou fermer une baie de bâtiment. L’ouvrant et le dormant comportent des profilés formant respectivement un cadre ouvrant et un cadre dormant. Selon le matériau dans lequel sont réalisés les profilés, le cadre ouvrant et le cadre dormant peuvent générer des transferts de température important de l’environnement extérieur du bâtiment vers l’environnement intérieur du bâtiment et inversement.
De tels transferts de températures interviennent plus particulièrement lorsque les profilés sont réalisés dans un matériau adapté à conduire la chaleur.
Ces transferts de températures sont à l’origine d’inconfort thermique des occupants du bâtiment lorsque la température de la menuiserie, et plus particulièrement la température du vitrage et/ou des cadres d’ouvrant et de dormant, présente une différence importante avec la température de l’environnement intérieur du bâtiment.
On connaît par exemple le phénomène de paroi froide lorsque la température de la paroi, ici le vitrage et/ou les cadres d’ouvrant et de dormant est sensiblement inférieure à la température de l’environnement intérieur du bâtiment, par exemple de l’ordre de plus de cinq degrés Celsius.
Exposé de l’invention
La présente invention a pour objectif de palier les inconvénients précités en proposant une menuiserie adaptée à réguler la température d’ouvrant et/ou de dormant qu’elle comporte.
En outre, la présente invention vise à réguler la température de l’environnement interne d’un bâtiment dans lequel elle est destinée à être installée.
A cet effet, la présente invention concerne une menuiserie destinée à être installée dans une baie d’un bâtiment. La menuiserie comprend un ouvrant comportant un vitrage enserré par un cadre d’ouvrant comprenant une traverse d’ouvrant supérieure reliée à une traverse d’ouvrant inférieure par deux montants d’ouvrant. L’ouvrant coopère avec un dormant comportant un cadre de dormant comportant une traverse de dormant supérieure reliée à une traverse de dormant inférieure par deux montants de dormant. La menuiserie comprend un système de climatisation comportant au moins un élément chauffant agencé dans le cadre de dormant et des moyens de contrôle reliés au système de climatisation de sorte à piloter l’élément chauffant.
Plus précisément, les moyens de contrôle sont configurés pour piloter l’émission de chaleur de l’élément chauffant.
Dans le présent texte, on désigne par « système de climatisation >> un système adapté à réguler, c’est-à-dire à modifier, notamment la température de la menuiserie dans laquelle il est intégré, et plus particulièrement des cadres d’ouvrant et de dormant.
Grâce à ces caractéristiques, l’invention permet de résoudre le problème de phénomène de paroi froide.
En outre, grâce à ces caractéristiques, la menuiserie est adaptée à chauffer l’environnement intérieur du bâtiment dans laquelle elle est destinée à être installée. La présente invention permet donc de pouvoir se passer de systèmes de chauffage conventionnels et des inconvénients qu’ils présentent, tels que l’encombrement important et l’aspect inesthétique.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Dans des modes de réalisation, l’au moins un élément chauffant, dit élément chauffant (A), est agencé dans au moins un des montants de dormant de sorte à générer un flux convectif dans une conduite s’étendant selon un axe longitudinal, le long dudit ou de chaque montant, ladite conduite comportant des ouvertures réparties selon son axe longitudinal.
Préférentiellement, l’élément chauffant (A) est agencé dans chaque montant et une conduite associée à l’élément chauffant (A) pour générer un flux convectif s’étend le long de chaque montant.
Les conduites s’étendant le long des montants, l’encombrement est minimisé, de sorte que la menuiserie selon l’invention présente un volume sensiblement identique à une menuiserie conventionnelle. De manière avantageuse, les conduites peuvent être intégrées dans les montants.
Le flux convectif est préférentiellement un flux convectif d’air circulant entre au moins une ouverture d’introduction d’air et au moins une ouverture d’échappement d’air. Ces ouvertures peuvent avantageusement être disposées à chacune des extrémités longitudinales de la conduite. La convection réalisée est préférentiellement une convection dite « naturelle >>, c’est-à-dire que seul le chauffage de l’air provoque sa circulation dans la conduite.
Dans des modes de réalisation de l’invention, une couche d’isolant thermique enveloppe partiellement l’élément chauffant (A) dans le ou chaque montant de sorte à concentrer le transfert thermique avec la conduite attenante.
Cette caractéristique permet de minimiser les fuites thermiques et d’assurer l’efficacité du transfert thermique entre le système de climatisation et le cadre de dormant. Préférentiellement, la couche d’isolant thermique enveloppe partiellement l’élément chauffant (A).
Dans des modes de réalisation de l’invention, l’au moins un élément chauffant, dit élément chauffant (B), est agencé dans la traverse de dormant inférieure de sorte à générer un flux convectif d’air adapté à chauffer le vitrage.
Chauffer le vitrage permet de supprimer davantage la sensation de paroi froide et d’augmenter encore la sensation de confort des occupants du bâtiment.
Avantageusement, la traverse de dormant inférieure peut comprendre une ou des ouvertures radiales débouchant dans l’environnement intérieur du bâtiment, orientées vers le vitrage.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le cadre de dormant comprend au moins un profilé réalisé dans un matériau adapté à conduire la chaleur de sorte que ledit au moins un profilé rayonne la chaleur émise par un élément chauffant.
Grâce à ces caractéristiques, le ou les profilés de cadre de dormant sont adaptés à transmettre, par rayonnement, la chaleur émise par un élément chauffant, ou par les éléments chauffant (A) et (B), à l’environnement intérieur du bâtiment et au cadre d’ouvrant.
Le ou les profilés de cadre de dormant sont préférentiellement réalisés en aluminium.
La température du profilé rayonnant la chaleur émise par un élément chauffant doit être au maximum sensiblement égale à quarante cinq degrés Celsius pour éviter tout risque de brûlure d’un occupant du bâtiment.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système de climatisation est adapté à refroidir le cadre de dormant, les moyens de contrôle étant configurés pour piloter le refroidissement du cadre.
Le système de climatisation est donc adapté à réguler la température des cadres d’ouvrant et de dormant en les refroidissant.
La menuiserie selon la présente invention permet donc d’améliorer le confort d’un occupant du bâtiment en évitant que les cadres d’ouvrant et de dormant ne présentent une température trop importante susceptible d’augmenter la température de l’environnement intérieur du bâtiment ou de brûler un occupant.
Le refroidissement du cadre de dormant peut être réalisé par l’élément chauffant (A) et/ou (B), ou par un élément de refroidissement additionnel.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système de climatisation comprend un module à effet Peltier.
Dans ce cas, l’élément chauffant est adapté à chauffer et à refroidir alternativement le cadre de dormant.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système de climatisation comprend une pompe à chaleur configurée pour faire circuler un fluide caloporteur dans un ou dans les montants de dormant.
Dans des modes de réalisation de l’invention, un élément chauffant est une résistance électrique.
Présentation des figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent :
- Figure 1 : une vue de face d’une menuiserie selon l’invention,
- Figure 2 : une vue schématique de section d’un dormant coopérant avec un ouvrant d’une menuiserie selon la figure 1.
Dans ces figures, des références numériques identiques d’une figure à l’autre désignent des éléments identiques ou analogues. Par ailleurs, pour des raisons de clarté, les dessins ne sont pas à l’échelle, sauf mention contraire.
Description détaillée de l’invention
La présente invention concerne une menuiserie 10 destinée à être installée dans une baie de bâtiment, préférentiellement entre un environnement intérieur et un environnement extérieur du bâtiment.
Comme le montre la figure 1, la menuiserie 10 comprend un ouvrant 11 comportant un cadre d’ouvrant dans lequel est enserré un vitrage 13. Le cadre d’ouvrant comprend une traverse d’ouvrant supérieure 110 reliée à une traverse d’ouvrant inférieure 111 par deux montants d’ouvrant 112.
On comprend que lorsque la menuiserie 10 est installée dans une baie de bâtiment, la traverse d’ouvrant inférieure 111 est plus proche du sol que la traverse d’ouvrant supérieure 110, ladite traverse d’ouvrant supérieure 110 étant alors au dessus de la traverse d’ouvrant inférieure 111, tel qu’illustré par la figure 1.
La menuiserie 10 comprend un dormant 12 avec lequel coopère l’ouvrant 11 de façon connue de l’homme du métier. Le dormant 12 comporte un cadre de dormant comportant une traverse de dormant supérieure reliée à une traverse de dormant inférieure par deux montants de dormant 122. De manière analogue à ce qui a été décrit précédemment, la traverse de dormant supérieure est située au dessus de la traverse de dormant inférieure. Les montants de dormant 122 désignent ici toute structure mécanique immobile rigidement fixée à un mur dans lequel est pratiquée la baie, et dont est dotée la menuiserie 10.
Comme illustré par la figure 2 qui représente un des montants de dormant 122 coopérant avec l’un des montants d’ouvrant 112. Lesdits montants de dormant 122 et d’ouvrant 112 comprennent des profilés formant des cavités longitudinales s’étendant selon un axe parallèle à un axe longitudinal desdits montants.
La menuiserie comprend un système de climatisation comportant au moins un élément chauffant agencé dans le cadre de dormant.
Préférentiellement, comme représenté par la figure 2, le système de climatisation comprend un élément chauffant (A) 20 disposé dans au moins un des montants de dormant 122. Cet élément chauffant (A) 20 peut être un bloc de matière adaptée à conduire la chaleur, au sein duquel est disposée une résistance électrique connectée à une alimentation électrique de façon connue de l’homme du métier.
Des moyens de contrôle sont reliés au système de climatisation de sorte à piloter l’émission de chaleur. Par exemple, les moyens de contrôle peuvent être formés par un thermostat. Les moyens de contrôle peuvent piloter l’émission de chaleur de manière automatique, en fonction de consignes préétablies par un utilisateur, ou de manière manuelle, en fonction de consignes ponctuelles émises par un utilisateur. Ces aspects sont connus de l’homme du métier et ne seront donc pas détaillés davantage ci-après.
La figure 2 illustre une conduite 30 agencée dans un des montants de dormant 122, de manière à être interposée entre l’environnement intérieur du bâtiment et l’élément chauffant (A) 20. La conduite 30 s’étend le long dudit montant, entre deux extrémités longitudinales, et comporte des ouvertures débouchant dans l’environnement intérieur du bâtiment. Ces ouvertures sont réparties le long de ladite conduite 30. Préférentiellement, la conduite 30 comprend une ouverture à chacune de ses extrémités longitudinales.
Ainsi, lorsque les moyens de contrôle pilotent le système de climatisation de sorte à émettre de la chaleur, un flux convectif d’air est généré dans la conduite 30 entre au moins une ouverture dite « ouverture d’introduction >> 31 et au moins une ouverture dite « ouverture d’échappement >> 32. Plus précisément, ladite au moins une ouverture d’introduction 31 permet l’introduction d’air dans la conduite 30 et ladite au moins une ouverture d’échappement permet l’échappement de l’air de la conduite 30, une fois qu’il a été chauffé. Ce flux convectif d’air a pour effet de chauffer l’environnement intérieur du bâtiment.
La conduite 30 présente avantageusement la forme géométrique d’un parallélépipède rectangulaire comprenant un bord inférieur opposé à un bord supérieur. Les bords inférieur et supérieur sont reliés entre eux par deux flancs latéraux et par des parois de transfert, lesdits flancs latéraux étant opposés l’un à l’autre, et lesdites parois de transfert étant opposées l’une à l’autre.
Afin de maximiser les transferts thermiques, les dimensions des parois de transfert sont sensiblement supérieures aux dimensions des bords inférieur et supérieur et des flancs latéraux, comme le montre la vue de section de la figure 2.
La conduite 30 peut être formée par un profilé spécifique dont la section droite présente une branche médiane, formant une paroi de transfert, de part et d’autre de laquelle sont jointes deux branches latérales, formant respectivement les flancs latéraux, tel que représenté par la figure 2. Le profilé spécifique est associé à un profilé d’habillage agencé au regard de l’environnement intérieur du bâtiment, et configuré pour réaliser la jonction avec des profilés formant le montant de dormant 122. La jonction est réalisée de sorte à favoriser les transferts thermiques. Par exemple, une pâte thermique peut être utilisée aux interfaces des différents profilés pour augmenter leur conductivité thermique.
Cette caractéristique favorise la propagation de la chaleur dans les cadres de dormant et d’ouvrant.
En outre, le cadre de dormant et le cadre d’ouvrant sont conçus de sorte à favoriser les transferts thermiques entre eux. A cet effet, le matériau des profilés formant la conduite 30 est choisi de sorte à présenter une conductivité thermique importante. Par exemple, lesdits profilés sont réalisés en aluminium.
Préférentiellement, le système de climatisation comprend un élément chauffant (B) agencé dans la traverse de dormant inférieure de sorte à générer un flux convectif adapté à chauffer le vitrage 13.
L’élément chauffant (B) peut s’étendre au moins d’un montant d’ouvrant 112 à l’autre de sorte que l’ensemble du vitrage 13 soit chauffé.
A cet effet, la traverse de dormant inférieure peut comprendre une ou des ouvertures radiales 123 débouchant dans l’environnement intérieur du bâtiment, orientées vers le vitrage 13.
La traverse de dormant inférieure peut comprendre un profilé configuré pour former un canal adaptée à guider le flux convectif. Plus précisément, ce profilé s’étend le long de ladite traverse de dormant inférieure et comporte des ouvertures permettant l’introduction d’air dans ledit canal.
De manière générale, le matériau dans lequel sont réalisés les profilés formant le cadre d’ouvrant et les profilés formant le cadre de dormant est choisi de sorte à présenter une conductivité thermique importante, c’est à dire à exercer un minimum de résistance thermique, afin de maximiser les transferts thermiques, comme mentionné plus haut.
Ainsi, les cadres de dormant et d’ouvrant rayonnent la chaleur émise par les éléments chauffants (A) et (B), à l’environnement intérieur du bâtiment.
Comme représenté par la figure 2, une couche d’isolant thermique 40 peut envelopper partiellement l’élément chauffant (A) 20 dans le ou chaque montant de dormant 122 de sorte à concentrer le transfert de chaleur générée par l’élément chauffant (A) 20 avec la conduite 30 attenante. Plus précisément, la couche d’isolant thermique 40 est agencée sur l’ensemble de la périphérie de l’élément chauffant (A) 20, à l’exception de la surface d’interface entre ledit élément chauffant (A) 20 et la conduite 30.
Cette caractéristique permet de minimiser les fuites thermiques et d’assurer l’efficacité du transfert thermique entre le système de climatisation et le cadre de dormant.
Un autre effet technique de cette caractéristique réside dans le fait que le cadre de dormant rayonne principalement par une surface de rayonnement formée par le profilé d’habillage.
Avantageusement, la ou les conduites 30 ont pour effet de limiter la température maximale du profilé d’habillage pour éviter tout risque de brûlure d’un occupant du bâtiment. A titre d’exemple, cette température maximale est de quarante cinq degrés Celsius.
Plus précisément, la ou les conduites 30 constituent un espace de tampon thermique pour limiter ladite température maximale du profilé d’habillage.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système de climatisation est adapté à refroidir le cadre de dormant, les moyens de contrôle étant configurés pour piloter le refroidissement du cadre. Ainsi, le système de climatisation est adapté à chauffer et à refroidir alternativement le cadre de dormant, et donc le cadre d’ouvrant, comme décrit précédemment.
Le système de climatisation peut avantageusement comprendre un module à effet thermoélectrique, par exemple du type ceux connus de l’homme du métier sous la dénomination « module Peltier >>.
Alternativement, le système de climatisation peut comprendre une pompe à chaleur configurée pour faire circuler un fluide caloporteur dans le cadre de dormant. Cette pompe à chaleur est adapté à chauffer et refroidir alternativement le fluide caloporteur, et par conséquent les cadres de dormant et d’ouvrant.
Dans ces modes de réalisation, dans un ou chaque montant de dormant 122, la menuiserie 10 peut comprendre une seconde conduite, non représentée sur les figures, sensiblement parallèle à la conduite 30 mentionnée ci-avant dans le texte, appelée « première conduite >> dans la suite du texte.
La seconde conduite est agencée de manière adjacente à l’élément chauffant (A) 20 et comprend au moins une ouverture débouchant dans l’environnement extérieur. Cette seconde conduite a pour objectif de conduire la chaleur résultant de la génération de froid par le système de climatisation, dans l’environnement extérieur du bâtiment. Le phénomène thermodynamique par lequel le système de climatisation produit de la chaleur lorsqu’il génère du froid est bien connu de l’homme du métier et ne sera donc pas décrit dans le présent texte.
De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en œuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d’exemples non limitatifs, et que d’autres variantes sont par conséquent envisageables.
Notamment, il a été considéré dans la présente description que le flux convectif généré dans la ou les conduites est un flux convectif d’air, mais il 5 pourrait être un flux convectif de tout autre fluide en réalisant des aménagements particuliers dans la ou les conduites 30 et dans les montants de dormant 122
De manière analogue, il a été considéré dans le présent texte des éléments chauffant (A) et (B). Toutefois, la menuiserie selon l’invention peut 10 comprendre un seul élément chauffant parmi ces éléments chauffant (A) et (B).

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1 - Menuiserie (10) destinée à être installée dans une baie d’un bâtiment, comprenant un ouvrant (11) comportant un vitrage (13) enserré par un cadre d’ouvrant comprenant une traverse d’ouvrant supérieure reliée à une traverse d’ouvrant inférieure par deux montants d’ouvrant, ledit ouvrant (11) coopérant avec un dormant (12) comportant un cadre de dormant comportant une traverse de dormant supérieure reliée à une traverse de dormant inférieure par deux montants de dormant, la menuiserie (10) étant caractérisée en ce qu’elle comprend un système de climatisation comportant au moins un élément chauffant agencé dans le cadre de dormant et des moyens de contrôle reliés au système de climatisation de sorte à piloter l’élément chauffant.
  2. 2- Menuiserie (10) selon la revendication 1, dans laquelle l’au moins un élément chauffant, dit élément chauffant (A) (20), est agencé dans au moins un des montants de dormant de sorte à générer un flux convectif dans une conduite (30) s’étendant selon un axe longitudinal, le long dudit ou de chaque montant, ladite conduite (30) comportant des ouvertures réparties selon son axe longitudinal.
  3. 3- Menuiserie (10) selon la revendication 2, dans laquelle une couche d’isolant thermique (40) enveloppe partiellement l’élément chauffant (A) dans le ou chaque montant de sorte à concentrer le transfert thermique avec la conduite (30) attenante.
  4. 4- Menuiserie (10) selon l’une des revendications 1 à 3, l’au moins un élément chauffant, dit élément chauffant (B), est agencé dans la traverse de dormant inférieure de sorte à générer un flux convectif d’air adapté à chauffer le vitrage (13).
  5. 5- Menuiserie (10) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le cadre de dormant comprend au moins un profilé réalisé dans un matériau adapté à conduire la chaleur de sorte que ledit au moins un profilé rayonne la chaleur émise par un élément chauffant.
  6. 6- Menuiserie (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le système de climatisation est adapté à refroidir le cadre de dormant, les
    5 moyens de contrôle étant configurés pour piloter le refroidissement du cadre.
  7. 7- Menuiserie (10) selon la revendication 6, dans laquelle le système de climatisation comprend un module à effet Peltier.
  8. 8- Menuiserie (10) selon la revendication 6, dans laquelle le système de climatisation comprend une pompe à chaleur configurée pour faire circuler un fluide caloporteur dans un ou dans les montants de dormant.
    15 9 - Menuiserie (10) selon la revendication 1, dans laquelle l’élément chauffant est une résistance électrique.
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