FR3102195A1 - dispositif modulaire de toiture aérothermique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique qui organise une circulation d’air le long d’un canal de circulation délimité à l’intérieur d’une pluralité d’éléments de caisse (10) isolés thermiquement et recouverts de panneaux supérieurs de fermeture (11) fixés solidairement et de manière étanche aux éléments de caisse (10) correspondants. Chaque dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique est couplé fluidiquement à son voisin par l’intermédiaire d’un dispositif de connexion fluidique. En outre, chaque dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique comprend (i) des rebords (14a, 14b) au niveau d’un panneau inférieur (12) de l’élément de caisse (10) qui collaborent ensemble par emboitement, et (ii) des bords relevés (15a, 15b) au niveau du panneau supérieur de fermeture (11), qui collaborent ensemble par chevauchement afin respectivement de faciliter le montage sur une charpente et d’assurer une continuité d’étanchéité. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
Le contexte technique de la présente invention est celui des toitures écologiques, et notamment des toitures visant à améliorer le bilan énergétique d’un bâtiment à usage d’habitat ou industriel. Plus particulièrement, l’invention a trait un élément modulaire de toiture aérothermique.
On connait des panneaux aérothermiques qui permettent de profiter d’un effet thermique associé au rayonnement solaire sur eux. En effet, ces panneaux aérothermiques comprennent une paroi supérieure exposée au soleil et qui emmagasine de la chaleur sous l’effet de son rayonnement. Sous la paroi supérieure, il est organisé une circulation d’air afin de mettre en œuvre un transfert calorifique entre l’air circulant et la paroi supérieure.
On connait aussi des panneaux aérovoltaïques qui mettent en œuvre un panneau photovoltaïque au niveau de leur paroi supérieure, le panneau photovoltaïque transférant les calories emmagasinées durant son exposition au soleil avec un air circulant à proximité dudit panneau photovoltaïque, par exemple en dessous ou au-dessus.
Une limitation connue des panneaux aérothermiques et photovoltaïques est qu’ils doivent être fixés par-dessus une toiture existante. En d’autres termes, les panneaux aérothermiques et photovoltaïques ne sont pas configurés pour être fixés directement sur une charpente en lieu et place d’une toiture traditionnelle.
En effet, de par leur constitution, les panneaux aérothermiques et aéro-voltaïques connus ne sont pas étanches : ils n’empêchent pas l’infiltration d’une eau de pluie ruisselant à la surface de la paroi supérieure en direction des parties inférieures de la toiture. C’est pour cette raison que les panneaux aérothermiques et aéro-voltaïques connus viennent toujours en complément d’une toiture existante qui garantit – elle – l’isolation et l’étanchéité attendues pour un bâtiment à usage domestique ou industriel.
La présente invention a pour objet de proposer un nouveau dispositif modulaire de toiture aérothermique afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédemment énoncés et de conduire en outre à d’autres avantages.
Un but de l’invention est de garantir l’étanchéité d’un tel dispositif modulaire de toiture aérothermique.
Un autre but de l’invention est de réduire les coûts de fabrication et de montage d’un tel dispositif modulaire de toiture aérothermique.
Un autre but de l’invention est de simplifier l’utilisation et le montage d’un tel dispositif modulaire de toiture aérothermique sur une charpente de toiture.
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un dispositif modulaire de toiture aérothermique comprenant (i) un élément de caisse délimitée par un panneau inférieur doublé par un organe isolant thermique et par des panneaux latéraux doublés par l’organe isolant thermique, (ii) un panneau supérieur de fermeture de l’élément de caisse, le panneau supérieur de fermeture étant configuré pour couvrir intégralement ledit élément de caisse, le panneau supérieur de fermeture étant métallique et fixé de manière étanche à l’élément de caisse.
Dans le contexte de l’invention, la fixation étanche du panneau supérieur de fermeture sur l’élément de caisse s’entend d’une fixation qui permet d’éviter que de l’eau s’écoulant sur le panneau supérieur de fermeture ne s’introduise dans l’élément de caisse du dispositif modulaire de toiture aérothermique. En d’autres termes, l’élément de caisse est totalement obturé – de manière hermétique – par le panneau supérieur de fermeture.
Le panneau supérieur de fermeture recouvre intégralement le panneau inférieur et les panneaux latéraux de l’élément de caisse : une forme et des dimensions du panneau supérieur de fermeture sont telles que le panneau supérieur de fermeture est présent en tout point situé à l’aplomb du panneau inférieur.
L’élément de caisse forme une cavité délimitée par les panneaux latéraux et le panneau inférieur. Les panneaux latéraux s’étendent tout le long d’un contour périphérique du panneau inférieur. Dans le contexte de l’invention, l’élément de caisse et le panneau supérieur de fermeture forment ensemble une cavité fermée à l’intérieur de laquelle l’air circulant peut échanger des calories – dans un sens ou un autre – avec le panneau supérieur de fermeture.
L’organe isolant thermique a un coefficient de conduction thermique inférieur à celui du matériau formant le panneau inférieur de l’élément de caisse. L’organe isolant thermique est configuré pour apporter de l’inertie thermique au regard d’un transfert calorifique entre une zone située à l’intérieur de l’élément de caisse et une zone située à l’extérieur de l’élément de caisse.
L’organe isolant thermique double chaque panneau latéral de l’élément de caisse, c’est-à-dire qu’il épouse la forme et/ou les dimensions de chaque panneau latéral de l’élément de caisse. Selon une première variante de réalisation, l’organe isolant thermique est plaqué contre une face de chaque panneau latéral de l’élément de caisse. La face contre laquelle l’organe isolant thermique est plaqué peut être une face intérieure ou une face extérieure de chaque panneau latéral de l’élément de caisse. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l’organe isolant thermique est situé sur la face intérieur de chaque panneau latéral de l’élément de caisse, et sur la face extérieure du panneau inférieur.
Le dispositif modulaire de toiture aérothermique conforme au premier aspect de l’invention propose ainsi un module qui peut être directement fixé sur une charpente : outre ses capacités thermiques intrinsèques qui seront détaillées ultérieurement, le dispositif modulaire de toiture aérothermique selon l’invention est étanche et il est donc configuré pour pouvoir être monté directement sur une charpente dans le but de remplir les fonctionnalités attendues d’une toiture.
Sa configuration modulaire permet de faciliter son assemblage sur la charpente et d’optimiser les coûts de fabrication en standardisant les éléments qui le composent.
En outre, l’utilisation d’isolant thermique au niveau du panneau inférieur et des panneaux latéraux de l’élément de caisse permet de limiter les échanges calorifiques avec l’air au niveau de l’élément supérieur de fermeture. Cette configuration avantageuse permet ainsi d’améliorer l’isolation thermique et phoniques des combles lorsque le dispositif modulaire de toiture aérothermique conforme au premier aspect de l’invention est monté sur une charpente.
Le dispositif modulaire de toiture aérothermique conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- l’élément de caisse est de forme polygonale, préférentiellement de forme rectangulaire. Cette configuration astucieuse permet de tirer profit de l’assemblage modulaire en facilitant l’intégration et la collaboration entre plusieurs dispositif modulaire de toiture aérothermique adjacents ;
- tous les panneaux latéraux de l’élément de caisse présentent une même élévation relativement au panneau inférieur, de sorte qu’un bord libre de chaque panneau latéral soit coplanaire avec tous les autres bords libres desdits borda latéraux. En d’autres termes, le panneau supérieur de fermeture repose sur les bords libres de chaque panneau latéral et de manière parallèle au panneau inférieur. Cette configuration avantageuse permet de faciliter d’une part la collaboration entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents, et d’autre part d’optimiser l’écoulement de l’air à l’intérieur de l’élément de caisse selon une élévation constante ;
- selon une première alternative de réalisation, chaque panneau latéral est rapporté et fixé solidairement au panneau inférieur de l’élément de caisse, par exemple par soudage. Selon une deuxième alternative de réalisation préférée, les panneaux latéraux et le panneau inférieur sont tous issus de matière, c’est-à-dire qu’ils sont tous issus d’un même procédé de fabrication et forment ensemble une pièce monobloc ;
- le panneau supérieur de fermeture a une forme analogue à celle de l’élément de caisse. Il est préférentiellement de forme polygonale, préférentiellement encore de forme rectangulaire. Cette configuration avantageuse permet de faciliter la collaboration entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents ;
- chaque panneau latéral comprend un bord libre situé à distance du panneau inférieur de l’élément de caisse, le dispositif modulaire de toiture aérothermique comprenant un joint disposé dans une position intermédiaire entre le bord libre de chaque panneau latéral et le panneau supérieur de fermeture. De manière avantageuse, selon un premier mode de réalisation, le joint est du type d’un joint silicone déposé en cordon sur le bord libre de chaque panneau latéral et/ou sur le panneau supérieur de fermeture. L’utilisation d’un cordon de joint silicone entre le bord libre de chaque panneau latéral et le panneau supérieur de fermeture permet de garantir l’étanchéité entre le panneau supérieur de fermeture et l’élément de caisse. En particulier, le joint silicone est situé sur l’intégralité des bords libres de chaque panneau latéral de l’élément de caisse. Lorsque le panneau supérieur de fermeture est fixé sur l’élément de caisse, le joint silicone est comprimé entre le panneau supérieur de fermeture et chaque bord libre des panneaux latéraux délimitant le panneau inférieur dudit élément de caisse. Selon un deuxième mode de réalisation, le joint est du type d’un joint torique fixé solidairement sur le bord libre de chaque panneau latéral ou sur le panneau supérieur de fermeture. Avantageusement, le joint torique comprend des moyens d’ancrage sur le bord libre des panneaux latéraux, tel que par exemple un clip ;
- le panneau supérieur de fermeture est métallique. Cette configuration avantageuse permet de favoriser les transferts calorifiques entre une zone située à l’intérieur de l’élément de caisse, entre les panneaux latéraux d’une part et entre les panneaux supérieur et inférieur d’autre part, et une zone située à l’extérieur de l’élément de caisse, au-delà du panneau supérieur de fermeture. En particulier, le panneau supérieur de fermeture est formé d’aluminium ou d’acier zingué, et/ou l’élément de caisse est formé d’un matériau composite. D’une manière plus générale, le panneau supérieur est formé d’un matériau présentant simultanément une bonne conductivité thermique et une bonne stabilité dimensionnelle lors de variations de températures. En outre, le panneau supérieur de fermeture est configuré pour être résistant à la corrosion et présente une densité relativement faible afin de ne pas trop alourdir le dispositif modulaire de toiture aérothermique et garantir une manutention facile. L’aluminium et le zinc sont particulièrement adaptés à ces contraintes ;
- le panneau supérieur de fermeture est préférentiellement de couleur sombre – avantageusement noire – de manière à favoriser l’absorption d’une énergie thermique solaire lors de son utilisation. Selon une première variante de réalisation, le panneau supérieur de fermeture est teint dans la masse. Selon une deuxième variante de réalisation, le panneau supérieur de fermeture est peint ;
- l’organe isolant thermique utilisé pour doubler le panneau inférieur et les panneaux latéraux de l’élément de caisse est du type d’une mousse polyuréthane ou d’un polymère extrudé. Cette configuration avantageuse permet de garantir un bon niveau d’isolation thermique, compatible avec les normes en vigueur en matière de construction, tout en limitant l’encombrement de l’élément de caisse. En particulier, une épaisseur de l’organe isolant thermique est avantageusement inférieure ou égale à 20 mm, relativement au panneau latéral ou au panneau inférieur auquel il est associé ;
- le dispositif modulaire de toiture aérothermique comprend une pluralité d’organes de fixation du panneau supérieur de fermeture contre l’élément de caisse. Cette configuration avantageuse permet d’améliorer la fixation et l’étanchéité du panneau supérieur de fermeture contre l’élément de caisse en répartissant les efforts de pressions dudit panneau supérieur de fermeture contre les bords libres des panneaux latéraux et – le cas échéant – contre le joint ;
- le panneau inférieur de l’élément de caisse étant de forme polygonale, deux panneaux latéraux adjacents forment ensemble un coin de l’élément de caisse, et les organes de fixation sont situés au niveau de tout ou partie des coins de l’élément de caisse. En particulier, chaque organe de fixation comprend un plot de fixation solidaire du panneau inférieur et d’au moins une vis de fixation passant au travers du panneau supérieur de fermeture et s’engageant dans ledit plot de fixation. Cette configuration avantageuse permet de fixer efficacement et durablement le panneau supérieur de fermeture contre l’élément de caisse ;
- chaque plot de fixation est rapporté sur le panneau inférieur de l’élément de caisse, et il est fixé solidairement à lui par tout moyen de fixation connu, notamment par soudage et/ou par vissage.
- chaque organe de fixation comprend un joint de fixation situé dans une position intermédiaire entre une tête de la vis de fixation et le panneau supérieur de fermeture.
- le joint de fixation situé entre la tête de la vis de fixation et le panneau supérieur de fermeture est de la forme d’un joint caoutchouc ;
- le joint s’étend aussi en surface de chaque extrémité supérieure des plots de fixation, de sorte que lorsque le panneau de fermeture est fixé solidairement auxdits plots de fixation, le joint soit comprimé entre ledit panneau supérieur de fermeture et le plot de fixation de chaque organe de fixation ;
- de manière plus spécifique et particulièrement avantageuse, le dispositif modulaire de toiture aérothermique comprend une pluralité d’organes de fixation du panneau supérieur de fermeture contre l’élément de caisse, les organes de fixation étant situés au niveau de tout ou partie de coins formés par deux panneaux latéraux adjacents de l’élément de caisse, chaque organe de fixation comprenant (i) un plot de fixation solidaire du panneau inférieur, (ii) au moins une vis de fixation passant au travers du panneau supérieur de fermeture et s’engageant dans ledit plot de fixation, (iii) un joint de fixation situé dans une position intermédiaire entre une tête de la vis de fixation et le panneau supérieur de fermeture.
- une superficie du panneau inférieur de l’élément de caisse est approximativement égale à 1m². Par « approximativement égal », on comprend que la superficie du panneau inférieur est comprise entre 0,9 m² et 1,1 m². Cette superficie rend plus aisée la fabrication, le transport, la manipulation et l’assemblage des différents dispositifs modulaires de toiture aérothermique formant une toiture ;
- au niveau d’un premier panneau latéral, l’élément de caisse comprend un premier rebord qui s’étend vers l’extérieur par rapport au panneau inférieur, et au niveau d’un deuxième panneau latéral opposé au premier panneau latéral, l’élément de caisse comprend un deuxième rebord qui s’étend vers l’extérieur par rapport au panneau inférieur, le premier rebord d’un premier dispositif modulaire de toiture aérothermique étant destiné à pouvoir être emboité dans le deuxième rebord d’un deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique adjacent audit premier dispositif modulaire de toiture aérothermique. En d’autres termes, le premier rebord de l’élément de caisse a une forme complémentaire de celle du deuxième bord afin de pouvoir collaborer par emboitement. Selon une première variante, chaque rebord est formé au niveau d’une base du panneau latéral correspondant. Selon une deuxième alternative ou complémentaire, chaque rebord est formé par un prolongement du panneau inférieur de l’élément de caisse. Dans tous les cas, chaque rebord s’étend latéralement vers l’extérieur du panneau latéral correspondant et relativement au panneau intérieur. Les rebords forment ainsi simultanément des zones de fixation destinées à collaborer avec une charpente pour permettre la fixation du dispositif modulaire de toiture aérothermique, mais aussi des zones d’assemblage d’un dispositif modulaire de toiture aérothermique avec un dispositif modulaire de toiture aérothermique directement adjacent. Cette configuration avantageuse permet ainsi d’assurer une continuité d’étanchéité et fonctionnelle – au regard des échanges thermiques entre l’air situé dans l’élément de caisse et le panneau supérieur de fermeture – entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents ;
- au niveau du premier panneau latéral, le panneau supérieur de fermeture comprend un premier bord relevé qui s’étend au-delà du premier panneau latéral, et au niveau du deuxième panneau latéral, le panneau supérieur de fermeture comprend un deuxième bord relevé qui s’étend au-delà du deuxième panneau latéral, le premier bord relevé du premier dispositif modulaire de toiture aérothermique étant destiné à pouvoir recouvrir par chevauchement le deuxième bord relevé du deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique. En d’autres termes, le premier bord relevé du panneau supérieur de fermeture a une forme complémentaire de celle du deuxième bord relevé afin de pouvoir collaborer par chevauchement. Chaque bord relevé est formé par un prolongement du panneau supérieur de fermeture au-delà du panneau latéral correspondant. Cette configuration avantageuse permet ainsi d’assurer une continuité d’étanchéité et fonctionnelle – au regard des échanges thermiques entre l’air situé dans l’élément de caisse et le panneau supérieur de fermeture – entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents ;
- avantageusement, l’élément de caisse comprend simultanément les deux rebords, chacun sur un panneau latéral opposé, et le panneau supérieur de fermeture comprend les deux bords relevés au niveau des deux mêmes panneaux latéraux opposés. Cette configuration avantageuse permet ainsi d’assurer une continuité d’étanchéité et fonctionnelle – au regard des échanges thermiques entre l’air situé dans l’élément de caisse et le panneau supérieur de fermeture – entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents ;
- le dispositif modulaire de toiture aérothermique comprend (i) une entrée fluidique formée par une première ouverture traversante sur le premier panneau latéral de l’élément de caisse, et (ii) une sortie fluidique formée par une deuxième ouverture traversante formée sur le deuxième panneau latéral de l’élément de caisse. Cette configuration avantageuse permet d’établir une circulation d’air entre l’intérieur et l’extérieur du dispositif modulaire de toiture aérothermique. Comme il sera décrit ultérieurement, cette configuration permet aussi d’établir une circulation d’air entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents ;
- une superficie de l’entrée fluidique est égale à une superficie de la sortie fluidique. Cette configuration permet avantageusement de limiter des effets de perte de charge : et elle permet aussi de faciliter la collaboration entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents en rendant plus aisée leur connexion fluidique ;
- la première ouverture traversante et/ou la deuxième ouverture traversante prennent la forme d’une ouverture circulaire ou oblongue ;
- une superficie de l’entrée fluidique et/ou de la sortie fluidique est égale à une superficie d’une section transverse d’un canal de circulation d’air formé entre les panneaux de l’élément de caisse. La section transverse est prise ici selon un plan vertical, c’est-à-dire sensiblement parallèle à l’un des panneaux latéraux de l’élément de caisse. Le canal de circulation est formé dans l’élément de caisse afin de former un parcours prédéfini entre l’entrée fluidique et la sortie fluidique. Cette configuration permet ainsi de forcer l’air à cheminer dans l’élément de caisse le long du parcours et afin d’augmenter la distance parcourue entre l’entrée fluidique et la sortie fluidique par rapport à une simple propagation en ligne droite. A cet effet, l’élément de caisse comprend un ou plusieurs déflecteurs qui s’étendent entre le panneau inférieur et le panneau supérieur de fermeture afin de former un ou plusieurs segments emprunté(s) par l’air entre l’entrée fluidique et la sortie fluidique. Le ou les segments délimitent ensemble le canal de circulation – en collaboration avec le panneau inférieur de l’élément de caisse et le panneau supérieur de fermeture et/ou une partie des panneaux latéraux de l’élément de caisse. Afin d’éviter une perte de charge lorsque l’air entre ou sort de l’élément de caisse et se propage dans le canal de circulation, la section transverse de ce dernier est égale à la superficie de l’entrée fluidique et de la sortie fluidique ;
- le premier panneau latéral de l’élément de caisse comprend, au niveau d’une face extérieure, un premier joint circonférentiel situé en périphérie de l’entrée fluidique ; et le deuxième panneau latéral de l’élément de caisse comprend, au niveau d’une face extérieure, un deuxième joint circonférentiel situé en périphérie de la sortie fluidique. Cette configuration avantageuse permet d’augmenter l’étanchéité d’un dispositif de connexion fluidique destiné à collaborer avec deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents, évitant ainsi que l’air circulant dans un ou plusieurs dispositifs modulaires de toiture aérothermique ne s’échappe par un interstice au niveau de l’entrée fluidique et/ou de la sortie fluidique.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un ensemble de toiture aérothermique comprenant une pluralité de dispositifs modulaires de toiture aérothermique conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements comprenant une entrée fluidique et une sortie fluidique, deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents étant reliés fluidiquement entre eux par un dispositif de connexion fluidique reliant la sortie fluidique d’un premier dispositif modulaire de toiture aérothermique à l’entrée fluidique d’un deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique.
Selon le deuxième aspect de l’invention, l’ensemble de toiture aérothermique est configuré pour être fixé solidairement sur une charpente d’un bâtiment quelconque. L’ensemble de toiture aérothermique se substitue ainsi à un toit traditionnel et offre en plus des fonctionnalités thermiques et acoustiques améliorées qui permettent d’améliorer les performances énergétiques et de confort du bâtiment sur lequel il est monté.
L’ensemble de toiture aérothermique conforme au deuxième aspect de l’invention permet ainsi de chainer un nombre illimité de dispositifs modulaires de toiture aérothermique, chaque dispositif modulaire de toiture aérothermique étant relié au(x) dispositif(s) modulaire(s) de toiture aérothermique adjacents par un dispositif de connexion fluidique. Cette configuration avantageuse permet ainsi de recouvrir n’importe quel type de charpente, selon n’importe quelle forme et n’importe quelle dimension.
L’ensemble de toiture conforme au deuxième aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- le dispositif de connexion fluidique est du type d’une gaine. Cette configuration avantageuse est simple à fabriquer et à mettre en œuvre, facilitant ainsi sa mise en œuvre et l’établissement d’une connexion fluidique entre deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents et réduisant ses coûts de fabrication. Selon un plan de coupe transversale au dispositif de connexion fluidique, la gaine présente un contour avantageusement circulaire, oblong ou rectangulaire avec des coins arrondis ;
- la gaine reliant fluidiquement les deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacent est du type d’une gaine souple. Alternativement, la gaine reliant fluidiquement les deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacent est du type d’une gaine rigide ;
- lorsque le dispositif modulaire de toiture aérothermique comprend les joints circonférentiels sur les faces extérieurs des panneaux latéraux de l’élément de caisse, une première extrémité de la gaine est engagée par accouplement de formes complémentaires dans le premier joint circonférentiel formé sur le premier panneau latéral du deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique, et une deuxième extrémité de la gaine est engagée par accouplement de formes complémentaires dans le deuxième joint circonférentiel formé sur le deuxième panneau latéral du premier dispositif modulaire de toiture aérothermique. Cette configuration avantageuse permet de garantir une bonne étanchéité au niveau de l’entrée fluidique et/ou de la sortie fluidique du dispositif modulaire de toiture aérothermique, et de limiter ainsi les pertes de charges tout en conservant l’efficacité thermique des dispositifs modulaires de toiture aérothermique ;
- la gaine comprend un premier isolant thermique disposé en périphérie extérieure de la gaine et entre la première et la deuxième extrémité, et/ou la gaine comprend un deuxième isolant thermique disposé en périphérie intérieure de la gaine et entre la première et la deuxième extrémité. Cette configuration avantageuse permet de limiter les transferts calorifiques entre l’air circulant dans la gaine et l’extérieur ;
- la gaine est en PVC ;
- le premier et/ou le deuxième isolant est du type d’une laine de verre ou d’une laine de roche ;
- tous les dispositifs modulaires de toiture aérothermique sont connectés fluidiquement en série les uns par rapport aux autres entre un dispositif modulaire de toiture aérothermique d’entrée et un dispositif modulaire de toiture aérothermique de sortie. De cette manière, les dispositifs modulaires de toiture aérothermique forment ensemble un unique canal de circulation de l’air : l’air circule à l’intérieur de chaque élément de caisse et chaque dispositif de connexion fluidique reliant deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents. L’air pénètre dans le canal de circulation par l’entrée fluidique du dispositif modulaire de toiture aérothermique d’entrée ; et il ressort au niveau de la sortie fluidique du dispositif modulaire de toiture aérothermique de sortie. De manière particulièrement avantageuse, la sortie fluidique du dispositif modulaire de toiture aérothermique de sortie est connectée fluidiquement à l’intérieur du bâtiment sur lequel l’ensemble de toiture aérothermique est posé. Cette configuration avantageuse permet ainsi de profiter de l’échange calorifique entre l’air circulant dans le canal de circulation et l’extérieur afin de refroidir ou de réchauffer l’intérieur du bâtiment ;
- l’ensemble de toiture aérothermique comprend huit dispositifs modulaires de toiture aérothermiques entre le dispositif modulaire de toiture aérothermique d’entrée et le dispositif modulaire de toiture aérothermique de sortie. Cette configuration avantageuse permet de couvrir une superficie d’environ 10m², qui représente un optimum pour le canal de circulation et les transferts calorifiques entre l’air et le panneau supérieur de fermeture de chaque dispositif modulaire de toiture aérothermique. En effet, il est avantageux que l’ensemble de toiture aérothermique présente une sortie tous les 10m² environ afin de pouvoir injecter dans le bâtiment auquel il est associé l’air ainsi refroidi ou réchauffé par les différents dispositifs modulaires de toiture aérothermique. Cette configuration avantageuse correspond en effet à un optimum de performances ;
- le dispositif modulaire de toiture aérothermique de sortie comprend un élément de ventilation en communication fluidique avec la sortie fluidique du dispositif modulaire de toiture aérothermique de sortie. Cette configuration avantageuse permet d’améliorer le couplage de l’ensemble de toiture aérothermique avec le bâtiment avec lequel il est associé. D’une part, l’élément de ventilation permet de générer un flux d’air dynamique dans les différents dispositifs modulaires de toiture aérothermique, au travers du canal de circulation ; et d’autre part il permet d’insuffler dans le bâtiment associé l’air ainsi réchauffé ou refroidi des calories transmises par ou vers le panneau supérieur de fermeture des différents dispositifs modulaires de toiture aérothermique ;
- de manière avantageuse, l’élément de ventilation est du type d’un ventilateur ou d’une pompe à chaleur.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé une toiture d’habitat comprenant une charpente et au moins un ensemble de toiture aérothermique conforme au deuxième aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements, chaque dispositif modulaire de toiture aérothermique étant fixé solidairement sur la charpente par des vis de fixations passant au travers de chaque rebord des panneaux latéraux correspondant.
Cette configuration avantageuse permet ainsi de faciliter le montage des différents éléments modulaires sur la charpente.
Au cours d’une première étape, un premier dispositif modulaire de toiture aérothermique est fixé solidairement par des vis de fixation passant au travers du premier rebord du premier panneau latéral.
Au cours d’une deuxième étape, un deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique est mis en place à proximité du premier dispositif modulaire de toiture aérothermique, et un dispositif de connexion fluidique est accouplé simultanément sur la sortie fluidique du premier dispositif modulaire de toiture aérothermique et sur l’entrée fluidique du deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique.
Au cours d’une troisième étape, le deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique est déplacé contre le premier dispositif modulaire de toiture aérothermique de sorte que (i) les rebords de chaque dispositif modulaire de toiture aérothermique s’emboitent l’un dans l’autre, et (ii) les bords relevés de chaque dispositif modulaire de toiture aérothermique se chevauchent afin de garantir une continuité d’étanchéité.
Au cours d’une quatrième étape, le deuxième dispositif modulaire de toiture aérothermique est fixé solidairement à la charpente par l’intermédiaire de vis de fixations engagées dans le deuxième rebord – celui qui est à l’opposé du premier dispositif modulaire de toiture aérothermique – et au travers de ladite charpente.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
En référence aux FIGURES 1, 3, 4 et 5, il est décrit un exemple de réalisation d’un dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique conforme au premier aspect de l’invention. Un tel dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend :
- un élément de caisse 10 délimitée par un panneau inférieur 12 doublé par un organe isolant thermique non représenté sur les FIGURES et par des panneaux latéraux 13a, 13b, 13c doublés par l’organe isolant thermique. L’élément de caisse 10 est avantageusement formé d’un matériau composite ;
- un panneau supérieur de fermeture 11 de l’élément de caisse 10, le panneau supérieur de fermeture 11 couvrant intégralement ledit élément de caisse 10. Le panneau supérieur de fermeture 11 est métallique et fixé de manière étanche à l’élément de caisse 10. En particulier, le panneau supérieur de fermeture 11 forme un bardage métallique, tel que par exemple du type d’une tôle ondulée en acier zingué, préférentiellement d’une couleur sombre – idéalement noire – afin de favoriser les échanges thermiques entre l’intérieur de l’élément de caisse 10 et l’air extérieur.
Un tel dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique peut être de n’importe quelle dimension. Cependant, de manière avantageuse du point de vue de l’efficacité thermique et de la facilité de montage, une superficie du panneau inférieur 12 de l’élément de caisse 10 est approximativement égale à 1m².
Une hauteur de l’élément de caisse 10 est avantageusement comprise entre 70 mm et 90 mm, préférentiellement égale à 80 mm.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur les FIGURES, les dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique ont une forme parallélépipèdique afin de faciliter leur accouplement pour former l’ensemble 2 de toiture aérothermique tel qu’il sera décrit ultérieurement en référence à la FIGURE 2.
En outre, tous les panneaux latéraux 13a, 13b, 13c de l’élément de caisse 10 présentent une même élévation relativement au panneau inférieur 12, de sorte qu’un bord libre 131 de chaque panneau latéral 13a, 13b, 13c est coplanaire avec tous les autres bords libres 131. Le bord libre 131 est situé à distance du panneau inférieur 12 de l’élément de caisse 10.
Chaque panneau latéral 13a, 13b, 13c comprend au niveau de son bord libre 131, un joint 8 disposé en cordon entre le bord libre 131 et le panneau supérieur de fermeture 11 afin d’assurer une fermeture hermétique du panneau supérieur de fermeture 11 sur l’élément de caisse 10. Le joint 8 est préférentiellement du type d’un joint silicone.
En particulier, le joint 8 est situé sur tout le pourtour de l’élément de caisse 10, c’est-à-dire sur l’intégralité des bords libres 131 de chaque panneau latéral 13a, 13b, 13c de l’élément de caisse 10. Ainsi, lorsque le panneau supérieur de fermeture 11 est fixé sur l’élément de caisse 10, le joint 8 est comprimé entre le panneau supérieur de fermeture 11 et chaque bord libre 131 des panneaux latéraux 13a, 13b, 13c.
Comme visible sur la FIGURE 2, chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique forme ainsi un espace intérieur délimité par les panneaux latéraux 13a, 13b, 13c de l’élément de caisse d’une part, et par les panneaux inférieur 12 et supérieur de fermeture 11 d’autre part. A l’intérieur de cet espace intérieur, l’élément de caisse comprend au moins un déflecteur 7 qui permet de former un parcours P à l’air plus sinueux entre une entrée fluidique E, EE et une sortie fluidique S, SS. Plus particulièrement, cette configuration permet avantageusement de rallonger le parcours de l’air circulant dans le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique et d’améliorer ainsi les transferts thermiques à l’intérieur dudit dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique. Dans l’exemple de réalisation illustré sur la FIGURE 2, chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend un seul déflecteur 7 situé dans une position centrale afin de former un parcours P en « U » pour l’air circulant dans l’espace intérieur de l’élément de caisse 10.
Ainsi, le ou les déflecteurs forment avec les parois latérales 13a, 13b, 13c de l’élément de caisse 10 un canal de circulation de l’air entre l’entrée fluidique E et la sortie fluidique S. De manière avantageuse, le canal de circulation a des dimensions constantes entre l’entrée fluidique E et la sortie fluidique S du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique.
En particulier, une superficie du canal de circulation à l’intérieur de l’élément de caisse 10 – prise suivant une section transverse de l’élément de caisse, c’est-à-dire selon un plan parallèle à l’un des panneaux latéraux 13a, 13b, 13c – est avantageusement égale à 50 cm².
Complémentairement ou alternativement, chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend en outre au moins un perturbateur 6 dans le canal de circulation, entre l’entrée fluidique E et la sortie fluidique S. D’une manière générale, le perturbateur est configuré pour générer des turbulences sur le flux d’air circulant le long du canal de circulation afin de favoriser les échanges thermiques à l’intérieur du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique, et plus spécifiquement avec le panneau supérieur de fermeture 11. D’une manière plus particulière, le perturbateur prend la forme d’une plaque perforée. La proportion de vide dans la plaque ajourée formant le perturbateur 6 est avantageusement comprise entre 20% et 40% de la superficie totale du perturbateur 6. Le perturbateur est disposé sensiblement perpendiculairement au panneau inférieur 12, de sorte à être orienté sensiblement perpendiculairement à l’air circulant dans le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique. Une hauteur du perturbateur 6 est préférentiellement comprise entre 20% et 40% d’une hauteur du cabal de circulation de l’air dans le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique, préférentiellement encore égal à 30%.
Comme visible sur la FIGURE 2, le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique conforme au premier aspect de l’invention peut comprendre une pluralité d’organes de fixation 5 du panneau supérieur de fermeture 11 contre l’élément de caisse 10. Les organes de fixation 5 sont préférentiellement situés au niveau de tout ou partie de coins de l’élément de caisse 10 lorsque ce dernier a une conformation générale parallélépipédique.
Chaque organe de fixation 5 comprend avantageusement (i) un plot de fixation 51 solidaire du panneau inférieur 12 et (ii) au moins une vis de fixation – non représentée sur les FIGURES – passant au travers du panneau supérieur de fermeture 11 et s’engageant dans ledit plot de fixation 51.
Chaque plot de fixation 51 est préférentiellement rapporté sur le panneau inférieur 12 de l’élément de caisse 10, et il est fixé solidairement à lui par tout moyen de fixation connu, tel que par exemple par soudage et/ou par vissage. Un diamètre de chaque plot de fixation 51 est approximativement égal à 25mm.
Afin de garantir l’étanchéité de la fixation du panneau supérieur de fermeture 11 sur les plots de fixation 51, chaque vis de fixation comprend un joint de fixation – typiquement un joint caoutchouc – situé dans une position intermédiaire entre une tête de la vis de fixation et le panneau supérieur de fermeture 11.
Le joint 8 s’étend aussi en surface de chaque extrémité supérieure des plots de fixation 51, de sorte que lorsque le panneau de fermeture est fixé solidairement auxdits plots de fixation 51, le joint 8 soit comprimé entre ledit panneau supérieur de fermeture 11 et le plot de fixation 51 de chaque organe de fixation 5.
Comme visible plus particulièrement sur les FIGURES 4 et 5, au niveau d’un premier panneau latéral 13a, l’élément de caisse 10 comprend un premier rebord 14a qui s’étend vers l’extérieur par rapport au panneau inférieur 12 et relativement à l’intérieur de l’élément de caisse 10 ; et au niveau d’un deuxième panneau latéral 13b opposé au premier panneau latéral 13a, l’élément de caisse 10 comprend un deuxième rebord 14b qui s’étend vers l’extérieur par rapport au panneau inférieur 12 et relativement à l’intérieur de l’élément de caisse 10. Le premier rebord 14a est configuré pour pouvoir être emboité dans le deuxième rebord 14b lorsque deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents sont assemblés l’un contre l’autre.
En particulier le premier rebord 14a comprend une première portée de fixation 141a qui permet, lors de la fixation du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique sur une charpente d’engager au travers de ladite première portée de fixation 141a une pluralité de vis de fixation 9 afin de solidariser le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique sur la charpente. La première portée de fixation 141a forme ainsi une surface plane qui facilite d’une part l’appui du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique sur la charpente ; et d’autre part qui facilite l’engagement des vis de fixation au travers de la première portée de fixation 141a.
Au niveau d’une extrémité distale de la première portée de fixation 141a par rapport au panneau latéral 13a correspondant, la portée de fixation est prolongée par une portée d’accouplement 143 qui s’étend parallèlement ou sensiblement parallèlement à la première portée de fixation 141a mais légèrement décalée en direction du panneau supérieur de fermeture 11, de sorte à former un espace 145 à l’intérieur duquel une extrémité libre d’une portée complémentaire d’accouplement 142 du deuxième rebord 14b peut être engagé durant l’assemblage de deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents.
La portée d’accouplement 143 se termine par une languette ouverte 144 qui s’étend de manière non parallèle à la portée d’accouplement 143 et/ou par rapport à la première portée de fixation 141a du premier rebord 14a. En d’autres termes, la languette ouverte 144 forme un angle non nul par rapport à la portée d’accouplement 143, typiquement compris entre 30° et 60°, préférentiellement égal à 40°. Cette configuration avantageuse permet de faciliter l’engagement de la portée complémentaire d’accouplement 142 du deuxième rebord 14b dans l’espace 145 formé par la portée d’accouplement 143 sur le premier rebord 14a.
De manière avantageuse, la languette ouverte 144, la portée d’accouplement 143 et la première portée de fixation 141a sont toutes issues de matière et forment ensemble le premier rebord 14a du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique. Le premier rebord 14a est alternativement issu de matière ou rapporté avec – indifféremment, le panneau latéral correspondant 13a ou le panneau inférieur 12 de l’élément de caisse correspondant 10.
Comme évoqué précédemment, le deuxième rebord 14b comprend une deuxième portée de fixation 141b qui forme une surface plane facilitant l’appui du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique sur la charpente et l’association de deux dispositifs modulaires de toiture aérothermique adjacents. Le deuxième rebord n’est pas utilisé pour une fixation sur la charpente via les vis de fixation.
A contrario, la deuxième portée de fixation 141b est prolongée par la portée complémentaire d’accouplement 142. La portée complémentaire d’accouplement a un profil rectangulaire ou trapézoïdal afin de faciliter son insertion dans l’espace 145 formé sur le premier rebord 14a. d’une manière générale, au moins au niveau de l’extrémité terminale de la deuxième portée de fixation 141b, la portée complémentaire d’accouplement 142 a des dimensions transversales supérieures à celles de ladite deuxième portée de fixation 141b. En outre, les dimensions transversales – c’est-à-dire notamment une dimension prise suivant l’axe vertical sur les FIGURES 4 et 5 – de la portée complémentaire d’accouplement 142 du deuxième rebord 14b sont inférieures ou égales à une dimension transversale de l’espace 145 formé sur le premier rebord 14a.
De manière avantageuse, la portée complémentaire d’accouplement 142 et la deuxième portée de fixation 141b sont toutes issues de matière et forment ensemble le deuxième rebord 14b du dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique. Le deuxième rebord 14b est alternativement issu de matière ou rapporté avec – indifféremment, le panneau latéral correspondant 13b ou le panneau inférieur 12 de l’élément de caisse correspondant 10.
Ainsi, pour un dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique donné, l’élément de caisse 10 est délimité selon un premier côté latéral par un premier panneau latéral 13a au-delà duquel s’étend le premier rebord 14a tel que décrit précédemment ; et, au niveau d’un deuxième côté latéral 13b, le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend le deuxième rebord 14b qui s’étend au-delà du deuxième panneau latéral 13b délimitant l’élément de caisse 10. Le premier côté latéral est opposé au deuxième côté latéral. Cette configuration avantageuse permet de facilement associer deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents.
Complémentairement, afin d’assurer une continuité d’étanchéité de l’ensemble 2 de toiture aérothermique, le panneau supérieur de fermeture 11 comprend, au niveau du premier panneau latéral 13a un premier bord relevé 15a qui s’étend au-delà du premier panneau latéral 13a. Une extrémité terminale du premier bord relevé 15a se trouve à une distance égale ou sensiblement égale du premier panneau latéral 13a correspondant par rapport à une extrémité libre du premier rebord 14a tel que décrit précédemment. De manière analogue, le panneau supérieur de fermeture 11 comprend, au niveau du deuxième panneau latéral 13b, un deuxième bord relevé 15b qui s’étend au-delà du deuxième panneau latéral 13b. Une extrémité terminale du deuxième bord relevé 15b se trouve à une distance égale ou sensiblement égale du deuxième panneau latéral 13b correspondant par rapport à une extrémité libre du deuxième rebord 14b tel que décrit précédemment.
De manière astucieuse, les formes et dimensions du premier 15a et deuxième 15b bord relevé du panneau supérieur de fermeture 11 sont complémentaires, de sorte que le premier bord relevé 15a puisse recouvrir par chevauchement le deuxième bord relevé 15b lorsque deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents sont assemblés sur une charpente.
A cet effet, l’extrémité terminale du premier bord relevé 15a est située plus proche du panneau inférieur 12 que l’extrémité terminale du deuxième bord relevé 15b afin de faciliter l’assemblage de deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents.
Pour un dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique donné, l’élément de caisse 10 est délimité selon un premier côté latéral par un premier panneau latéral 13a au-delà duquel s’étend le premier bord relevé 15a tel que décrit précédemment ; et, au niveau d’un deuxième côté latéral 13b, le dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend le deuxième bord relevé 15b qui s’étend au-delà du deuxième panneau latéral 13b délimitant l’élément de caisse 10. Le premier côté latéral est opposé au deuxième côté latéral. Cette configuration avantageuse permet de facilement associer deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents.
Comme visible sur les FIGURES 3 à 5, deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents sont reliés fluidiquement entre eux par un dispositif de connexion fluidique 20 reliant une sortie fluidique S du premier dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique à un entrée fluidique E d’un deuxième dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique. De manière avantageuse, le dispositif de connexion fluidique 20 étant du type d’une gaine 21 souple ou rigide.
Pour chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique, une superficie de l’entrée fluidique E est égale à simultanément une superficie de la sortie fluidique S, une superficie de la section transverse du canal de circulation et une superficie du dispositif de connexion fluidique. Cette configuration avantageuse permet de faciliter la circulation de l’air dans les dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique en évitant des pertes de charge.
Comme visible sur la FIGURE 3, le dispositif de connexion fluidique 20 – et plus particulièrement la gaine 21 – comprend un premier isolant thermique 25 disposé en périphérie extérieure de la gaine 21. Eventuellement ou complémentairement, la gaine 21 comprend un deuxième isolant thermique – non représenté sur les FIGURES – disposé en périphérie intérieure de ladite gaine 21.
Le premier 25 et/ou le deuxième isolant thermique s’étend entre une première 22 et une deuxième 23 extrémité de la gaine 25. Avantageusement, le premier 25 et/ou le deuxième isolant thermique s’étend au niveau d’une région centrale de la gaine 21, relativement à la première 22 et la deuxième 23 extrémité.
Afin de permettre un assemblage facile du dispositif de connexion fluidique 20 avec simultanément deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents, le premier panneau latéral 13a de l’élément de caisse 10 de chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend, au niveau d’une face extérieure relativement à l’élément de caisse 10, un premier joint circonférentiel J1 situé en périphérie de l’entrée fluidique E, et le deuxième panneau latéral 13b de l’élément de caisse 10 de chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend, au niveau d’une face extérieure relativement à l’élément de caisse 10, un deuxième joint circonférentiel J2 situé en périphérie de la sortie fluidique S.
Chaque joint circonférentiel J1, J2 comprend une lèvre ouverte 31 facilitant l’insertion de l’extrémité 22, 23 correspondante du dispositif de connexion fluidique 20. Le premier J1 et le deuxième J2 joint circonférentiel sont avantageusement du type d’un joint torique.
Lors de l’assemblage de deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique adjacents, le premier dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est d’abord fixé solidairement par des vis de fixation passant au travers du premier rebord 14a du premier panneau latéral 13a. Ensuite, le deuxième dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est déposé sur la charpente à proximité du premier dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique. A cette étape de l’assemblage, le deuxième dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique n’est pas encore fixé solidairement à la charpente.
Par la suite, un dispositif de connexion fluidique 20 est disposé entre les deux dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique et simultanément accouplé sur le premier joint circonférentiel J1 associé à la sortie fluidique S du premier dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique (à droite sur les FIGURES 3 à 5) et sur le deuxième joint circonférentiel J2 associé à l’entrée fluidique E du deuxième dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique (à gauche sur les FIGURES 3 à 5).
Le deuxième dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est ensuite déplacé en direction du premier dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique jusqu’à ce que (i) les rebords 14a, 14b de chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique s’emboitent l’un dans l’autre, et (ii) les bords relevés 15a, 15b des panneaux supérieurs de fermeture 11 de chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique se chevauchent.
Enfin, le deuxième dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est fixé solidairement à la charpente par l’intermédiaire de vis de fixations engagées dans le premier rebord 14a et au travers de ladite charpente. Ainsi, chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est fixé solidairement à la charpente sur uniquement son premier côté latéral. En revanche, chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est simultanément engagé par accouplement de forme complémentaire ou par chevauchement au niveau respectivement de ses rebords 14a, 14b et de ses bords relevé 15a, 15b. Cette configuration avantageuse permet de faciliter l’assemblage de plusieurs dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique entre eux et relativement à la charpente.
L’ensemble 2 de toiture modulaire est ainsi formé par une pluralité de dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique tous reliés deux à deux par des dispositifs de connexion fluidique 20, permettant ainsi d’organiser un parcours P d’air dans la toiture, à l’intérieur de chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique, entre une entrée principale EE d’air et une sortie principale SS d’air.
L’entrée principale EE et la sortie principale SS sont avantageusement protégés par une grille afin d’empêcher certains insectes de pénétrer dans les dispositifs modulaires & de toiture aérothermique.
L’ensemble 2 conforme à l’invention forme ainsi un élément de toiture autoporté sur la charpente et autosuffisant : il se substitue complètement aux toitures conventionnelles et n’a pas besoin d’être disposé en superposition à une telle toiture conventionne pour fonctionner et pour assurer l’isolation et la fermeture étanche recherchée pour un bâtiment.
La FIGURE 6 illustre ainsi une toiture d’habitat 3 comprenant une charpente 31 et au moins un ensemble 2 de toiture aérothermique tel que décrit précédemment. De manière astucieuse, un tel ensemble 2 de toiture aérothermique comprend un élément de ventilation V – par exemple du type d’un ventilateur ou d’une pompe à chaleur – en communication fluidique les dispositifs modulaire 1 de toiture aérothermique, et notamment avec la sortie fluidique S de l’un des dispositifs modulaires 1 de toiture aérothermique. Cette configuration avantageuse permet ainsi de générer un flux d’air F à l’intérieur de l’ensemble 2 de toiture aérothermique et de favoriser les échanges thermiques décrits précédemment, avant d’insuffler l’air ainsi appauvri ou enrichi en calories – selon les cas d’usages – dans les différentes pièces du bâtiment.
En synthèse, l’invention concerne un dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique qui organise une circulation d’air le long d’un canal de circulation délimité à l’intérieur d’une pluralité d’éléments de caisse 10 isolés thermiquement et recouverts de panneaux supérieurs de fermeture 11 fixés solidairement et de manière étanche aux éléments de caisse 10 correspondants. Chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique est couplé fluidiquement à son voisin par l’intermédiaire d’un dispositif de connexion fluidique. En outre, chaque dispositif modulaire 1 de toiture aérothermique comprend (i) des rebords 14a, 14b au niveau d’un panneau inférieur 12 de l’élément de caisse 10 qui collaborent ensemble par emboitement, et (ii) des bords relevés 15a, 15b au niveau du panneau supérieur de fermeture 11, qui collaborent ensemble par chevauchement afin respectivement de faciliter le montage sur une charpente et d’assurer une continuité d’étanchéité.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.
Claims (16)
- Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique comprenant :
- un élément de caisse (10) délimitée par un panneau inférieur (12) doublé par un organe isolant thermique et par des panneaux latéraux (13a, 13b, 13c) doublés par l’organe isolant thermique ;
- un panneau supérieur de fermeture (11) de l’élément de caisse (10), le panneau supérieur de fermeture (11) étant configuré pour couvrir intégralement ledit élément de caisse (10) ;
caractérisé en ce que le panneau supérieur de fermeture (11) est métallique et fixé de manière étanche à l’élément de caisse (10). - Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon la revendication précédente, dans lequel chaque panneau latéral (13a, 13b, 13c) comprend un bord libre situé à distance du panneau inférieur (12) de l’élément de caisse (10), le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique comprenant un joint (8) disposé dans une position intermédiaire entre le bord libre de chaque panneau latéral (13a, 13b, 13c) et le panneau supérieur de fermeture (11).
- Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le panneau supérieur de fermeture (11) est formé d’aluminium ou d’acier zingué, et/ou l’élément de caisse (10) est formé d’un matériau composite.
- Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique comprend une pluralité d’organes de fixation (5) du panneau supérieur de fermeture (11) contre l’élément de caisse (10), les organes de fixation (5) étant situés au niveau de tout ou partie de coins formés par deux panneaux latéraux (13a, 13b, 13c) adjacents de l’élément de caisse (10), chaque organe de fixation (5) comprenant :
- un plot de fixation (51) solidaire du panneau inférieur (12) ;
- au moins une vis de fixation passant au travers du panneau supérieur de fermeture (11) et s’engageant dans ledit plot de fixation (51) ;
- un joint de fixation situé dans une position intermédiaire entre une tête de la vis de fixation et le panneau supérieur de fermeture (11). - Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au niveau d’un premier panneau latéral (13a), l’élément de caisse (10) comprend un premier rebord (14a) qui s’étend vers l’extérieur par rapport au panneau inférieur (12) et le panneau supérieur de fermeture (11) comprend un premier bord relevé (15a) qui s’étend au-delà du premier panneau latéral (13a) ; et au niveau d’un deuxième panneau latéral (13b) opposé au premier panneau latéral (13a), l’élément de caisse (10) comprend un deuxième rebord (14b) qui s’étend vers l’extérieur par rapport au panneau inférieur (12) et le panneau supérieur de fermeture (11) comprend un deuxième bord relevé (15b) qui s’étend au-delà du deuxième panneau latéral (13b), le premier rebord (14a) et le premier bord relevé (15a) d’un premier dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique étant destiné à respectivement pouvoir être emboité dans le deuxième rebord (14b) et pouvoir recouvrir par chevauchement le deuxième bord relevé (15b) d’un deuxième dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique adjacent audit premier dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique.
- Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique comprend :
- une entrée fluidique (E) formée par une première ouverture traversante sur le premier panneau latéral (13a) de l’élément de caisse (10) ; et
- une sortie fluidique (S) formée par une deuxième ouverture traversante formée sur le deuxième panneau latéral (13b) de l’élément de caisse (10). - Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon la revendication précédente, dans lequel une superficie de l’entrée fluidique (E) et/ou de la sortie fluidique (S) est égale à une superficie d’une section transverse d’un canal de circulation d’air formé entre les panneaux de l’élément de caisse (10)
- Dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le premier panneau latéral (13a) de l’élément de caisse (10) comprend, au niveau d’une première face extérieure, un premier joint circonférentiel (J1) situé en périphérie de l’entrée fluidique (E) ; et le deuxième panneau latéral (13b) de l’élément de caisse (10) comprend, au niveau d’une deuxième face extérieure, un deuxième joint circonférentiel (J2) situé en périphérie de la sortie fluidique (S).
- Ensemble (2) de toiture aérothermique comprenant une pluralité de dispositifs modulaires (1) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, deux dispositifs modulaires (1) de toiture aérothermiques adjacents étant reliés fluidiquement entre eux par un dispositif de connexion fluidique (20) reliant la sortie fluidique (S) d’un premier dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique à l’entrée fluidique (E) d’un deuxième dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique, le dispositif de connexion fluidique (20) étant du type d’une gaine (21).
- Ensemble (2) de toiture aérothermique selon la revendication précédente pris avec le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique selon la revendication 8, dans lequel, une première extrémité (22) de la gaine (21) est engagée par accouplement de formes complémentaires dans le premier joint circonférentiel (J1) formé sur le premier panneau latéral (13a) du deuxième dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique, et une deuxième extrémité (23) de la gaine (21) est engagée par accouplement de formes complémentaires dans le deuxième joint circonférentiel (J2) formé sur le deuxième panneau latéral (13b) du premier dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique.
- Ensemble (2) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel la gaine (21) comprend un premier isolant thermique (25) disposé en périphérie extérieure de la gaine (21) et entre la première (22) et la deuxième (23) extrémité, et/ou la gaine (21) comprend un deuxième isolant thermique disposé en périphérie intérieure de la gaine (21) et entre la première (22) et la deuxième (23) extrémité.
- Ensemble (2) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel tous les dispositifs modulaires (1) de toiture aérothermique sont connectés fluidiquement en série les uns par rapport aux autres entre un dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique d’entrée et un dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique de sortie.
- Ensemble (2) de toiture aérothermique selon la revendication précédente, dans lequel l’ensemble de toiture aérothermique comprend huit dispositifs modulaires (1) de toiture aérothermique entre le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique d’entrée et le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique de sortie.
- Ensemble (2) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications 12 à 13, dans lequel le dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique de sortie comprend un élément de ventilation (V) en communication fluidique avec la sortie fluidique (S) du dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique de sortie.
- Ensemble (2) de toiture aérothermique selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de ventilation (V) est du type d’un ventilateur ou d’une pompe à chaleur.
- Toiture d’habitat (3) comprenant :
- une charpente (31) ;
- au moins un ensemble (2) de toiture aérothermique selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, chaque dispositif modulaire (1) de toiture aérothermique étant fixé solidairement sur la charpente (31) par des vis de fixations passant au travers de chaque rebord (14a, 14b) des panneaux latéraux (13a, 13b, 13c) correspondants.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
- 2019-10-18 FR FR1911720A patent/FR3102195B1/fr active Active
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