WO2012146862A1 - Maison bioclimatique - Google Patents

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WO2012146862A1
WO2012146862A1 PCT/FR2012/050883 FR2012050883W WO2012146862A1 WO 2012146862 A1 WO2012146862 A1 WO 2012146862A1 FR 2012050883 W FR2012050883 W FR 2012050883W WO 2012146862 A1 WO2012146862 A1 WO 2012146862A1
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transparent
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PCT/FR2012/050883
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Denis Roudot
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Helio-Oikos (Societe Civile)
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates to the field of the construction of buildings and buildings, in particular residential buildings and more specifically houses, and relates to a building of the bioclimatic type.
  • the present invention aims, in a general manner, at proposing a residential construction, of the individual or collective house type, possibly answering in varying degrees to criteria and requests of different kinds, some of which are mutually antagonistic, to know :
  • the collected solar energy is often transformed entirely into electrical energy or hot water, which leads to low yields and the loss of intrinsic vital qualities of direct solar radiation, especially zenith, which also carries information. beneficial to essences and living beings.
  • this prior patent application proposes a building, particularly of the single family house type, which essentially comprises a construction with at least a portion or a substantially transparent roof panel oriented for optimal exposure to solar radiation, in particular winter, depending on the geographical location of the building, said building comprising, on the one hand, structurally integrated means of thermal storage by absorption of solar radiation, by contact with the indoor air and / or by transmission or diffusion and, on the other hand, external means for protecting and / or concealing the transparent roof portion or roof (e), the transparent roof or roof portion (e) forming, in association with the means thermal storage exposed to solar radiation, a system like Trombe.
  • the present invention aims to improve the building known from this prior patent application, particularly with regard to at least some of the points a) to d), f) and g) indicated above.
  • the subject of the present invention is a building, in particular a building or a dwelling-house, of the bioclimatic type, essentially comprising a construction forming a passive envelope, with at least a portion or a substantially transparent roof section oriented (e) for optimum exposure to solar radiation, especially winter, depending on the geographical location of the building, said building comprising, on the one hand, stmcturellement integrated means of storage and thermal restoration by absorption of solar radiation , by contact with the indoor air and / or by transmission or diffusion and, on the other hand, external means for protecting and / or obscuring the part or the transparent roof panel (e), the pan or the transparent roof portion (e) forming, in association with the thermal storage means exposed to solar radiation, a Trombe type system, characterized in that it comprises, n addition, means (s) inside and / or outside of thermal insulation of said portion or said transparent roof panel (e), which is (are) retractable (s) and in that at least some of the, preferably all the side walls,
  • Figures 1A, 1B and 1C are perspective views and partially broken away of a building according to an embodiment of the invention, under construction;
  • Figure 2A is a perspective view in another direction of the building of Figures 1A and 1B, the clear panels being removed;
  • Figure 2B is a partial perspective view of the roof of the building of Figures 1A and 1B;
  • Figures 3A, 3B and 3C are partial perspective views of the side walls and the slope of the roof not exposed to the sun optimally, illustrated in three different construction phases;
  • FIGS. 4A and 4B are partial perspective views of a building according to a variant of the embodiment of FIGS. 1 to 3, the retractable thermal insulation means being in two different positions, namely deployed (FIG. 4A) and folded up (Figure 4B);
  • FIGS. 5A, 5B and 5C are partial perspective views, in different directions, of a building according to another variant of the embodiment of FIGS. 1 to 3, the means of thermal insulation of the transparent slope of the roof and of the contiguous side wall being separated;
  • FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D are partial perspective views illustrating four consecutive phases of construction of the side walls of a building according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the essential elementary parts used for the construction of the building according to the invention, in particular the frame and the double-shell structure;
  • Figures 8A and 8B are partial perspective views illustrating two consecutive phases of construction of the side walls and the floor structure of a building according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 9 is a partial detail and perspective view of a floor structure as shown in Figures 8A and 8B;
  • Figures 10 and 1 1 are partial perspective views of the upper part of a roof forming part of a building according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a graph showing the simulated curves of the evolution of the outside temperatures (bottom curve) and of the inside temperatures (top curve) for a building constructed according to the invention, the transparent roof portion being only discovered when the caloric intake by solar radiation is greater than the losses in the event of occultation or isolation (no regulation in case of overheating having been made), and,
  • FIG. 13 is a schematic representation of another mode of internal insulation of the pan or transparent roof portion, in accordance with another embodiment of the invention.
  • FIGS. 1, 2, 4, 5 and 10 show a building 1, in particular a building or a dwelling-house, of the bioclimatic type, essentially comprising a construction ⁇ forming a passive envelope, with at least a part or a pan 2 of roof 1 "substantially transparent (e) oriented for optimum exposure to solar radiation, especially winter, depending on the geographical location of the building 1.
  • This building 1 comprises, on the one hand, means 39 ", 10" structure llement integrated thermal storage and retrieval by absorption of solar radiation, by contact with the indoor air and / or transmission or diffusion and, d on the other hand, external means 4 for protecting and / or obscuring the portion or the transparent roof portion (e) 2, the transparent roof portion or portion (e) 2 forming, in association with the means 9 ", 10" thermal storage exposed to solar radiation, a system like Trombe.
  • this building 1 further comprises one or more means (s) 5, 6 inside and / or outside of thermal insulation of said part or said transparent roof panel (e), which is (are ) retractable (s) and at least some of, preferably all the side walls 7, 7 ', as well as the floor structure of soil 8, of the construction incorporate components of thermal insulation 9, 9' and thermal storage 10 , 10 ', preferably natural materials preferably untreated, the thermal storage component 10, 10' consisting of a plurality of mass formations 10 "spaced and exposed to air circulation, by natural convection or at least partially forced, from and towards the interior volume delimited by the construction ⁇ .
  • the construction ⁇ thus has (with the means 5, 6) a means for controlling the thermal insulation at the level of the transparent roof panel 2 and thermal storage means distributed throughout the building structure of this construction. , the circulation of air to distribute the calories absorbed inhomogeneously by the various storage means according to their direct exposure (through the wall itself) or indirect (through the transparent roof panel) radiation solar, or possibly their lack of exposure to radiation.
  • the construction ⁇ with its thermal insulation components 9, 9 'of the walls 7, 7' and the floor 8 thus forms, in association with the outer and inner insulation means 5, 6 of the transparent wall portion, an enclosure thermally insulated inside which are disposed the mass thermal storage components 10, 10 ', that is to say especially non-cellular and preferably large exchange surfaces with indoor air, the air can circulate freely between the individual formations 10 "of said components 10, 10 '.
  • the control of the occulting means 4 and retractable isolation means 5, 6 can be carried out manually, or preferably via actuators.
  • a centralized management unit for the movements of the means 4, 5, 6 is provided, being normally controlled by an automatic program adapted to the location and adapting to the changing seasons, while integrating data. measurement provided in real time by internal sensors and external to the construction ⁇ .
  • untreated natural materials is meant in the present invention in particular materials directly extracted from the natural environment, preferably locally, without having undergone treatment or alteration (chemical, mixing, cooking, ...), with the exception possible purification, shaping or compaction.
  • the construction ⁇ comprises a wooden frame, preferably at the floor, the side walls and the roof.
  • the portion or the transparent roof portion (e) 2 is preferably formed (e) of glazing plates 2 ', double or single thickness, and comprises outer and inner thermal insulation 5 and 6.
  • the construction ⁇ is, preferably, essentially formed by assembling elementary parts sized and adapted for ergonomic manipulation by operators, advantageously at most two.
  • the combined outer and inner insulation of the transparent roof portion 2 is necessary, especially in the temperate and cold climatic zones, so that the caloric intake by direct solar radiation through this roof portion 2 is greater than the losses. through this same part, especially in the presence of single glazing.
  • the aforementioned elementary parts are optimized to allow the construction site without lifting gear or traditional machine used for construction sites and limiting waste.
  • the assembly of the elementary parts forming the construction ⁇ is a dry assembly, in particular by cooperation of conjugated forms, mechanical interlocking and / or mutual interlocking, preferably locked, elementary parts, allowing repeated disassembly and reassembly without alteration.
  • the construction ⁇ advantageously having a pitch-type roof with two slopes and preferably a modular constitution with a segmentation in its direction of longitudinal extension.
  • the thermal insulation component 9, 9 ' is constituted expanded cork, agglomerated into 9 "blocks or plates or packaged in bulk in flexible or non-flexible containers, and 10 "mass of thermal storage consists of pressed and dried raw clay plates, the side wall 13 'located in the continuity of the transparent roof panel 2 having, if necessary, a substantially transparent constitution, with means of occultation removable and / or retractable exteriors and at least one thermally insulating retractable screen 14, inside and / or outside, and at least part of this side wall 13 ', variable according to the needs and wishes of the inhabitants, preferably having a constitution of the type Trombe wall.
  • the lateral wall (s) or part (s) of lateral wall (s) 13 ' intended (s) to positively recover solar energy and / or or the side wall 13 'situated in the continuity of the transparent roof panel 2, advantageously at least partially of the Trombe wall type, comprise between, on the one hand, their transparent outer skin 15, possibly retractable, and, on the other hand, their internal structural component 15 ', integrating an arrangement of thermal storage mass formations 10', which preferably consist of pressed and dried raw clay plates, an intermediate receiving space 15 'for a movable and retractable insulating screen 14, associated to a corresponding guided displacement device, formed in one piece or not with the inner retractable thermal insulation means 6 of the transparent roof panel 2, possibly present.
  • the opaque side walls 13 each consist of a frame based on an alignment or a double alignment of vertical carrier beams 1 1 of the type I or H, arranged unitarily or by pair of spaced unit beams.
  • plates or blocks 9 "of insulating material, possibly in superposed layers extending transversely between two beams 1 1 of the alignment concerned, as well as plates or thermal storage blocks 10" are mounted by interlocking engagement.
  • the thermal storage plates 10 being, where appropriate, also maintained by crosspieces 16 connecting the beams 1 1 consecutive therebetween.
  • the plates or blocks of insulating material 9 are arranged to form an airtight outer wall component 9 and the thermal storage plates 10" are arranged to allow circulation of air between them and to form an internally perforated, preferably separate, wall component 10 the outer component 9 by an air knife, and possibly delimited between the double alignment of beams 1 1 of the wall considered.
  • the opaque side walls 13 each consist of a framework formed essentially of a spaced alignment of vertical carrier beams 11, between which are arranged the thermal storage plates 10 ", preferably with mechanical support each time between two beams 1 1 of the alignment concerned, for example by crosspieces 16 extending between the beams 1 1.
  • the plates or blocks of insulating material 9 " are arranged to form an outer wall component 9 tight in air and the thermal storage plates 10 "are arranged to allow circulation of the air between them and to form a perforated inner wall component, preferably separated from the outer component 9 by an air knife, the outer wall component 9 being connected to the supporting structure by a spacer and holding structure.
  • These opaque walls 13 may be provided, depending on their needs, one or more openings of the window or door type with high insulating power and provided with external means of occultation.
  • the spacer and holding structure of the blocks or plates of insulating material 9 “comprises a plurality of superimposed spacers 17, extending substantially horizontally and parallel to the alignment of beams 1 1 carriers of the relevant wall 13 and rigidly connected to the latter, for example by bars or yokes 17 ', the blocks of insulating material 9 "being disposed between the spacers 17 with partial engagement with the latter at shaped recesses 17 ", formed in their upper and lower faces, these blocks or plates 9" being, where appropriate, also maintained laterally by vertical brackets 18 connecting the superimposed spacers 17 between them and coming into engagement cooperating and blocking in shaped recesses 17 " formed in the opposite side faces of said blocks or plates 9 ".
  • Crossbow members 19, 19 'forming the aforementioned structure may be connected longitudinally by a ridge beam, where appropriate segmented.
  • the floor structure 8 consists of a framework consisting essentially of a peripheral frame 8 'in which are mounted beams of type I or H 1 ⁇ laid singing and in a parallel arrangement, preferably on a bed of sand or similar natural mineral granules, in that plates or blocks 9 "of insulating material, possibly in superimposed layers, are arranged with mechanical support each time between two consecutive beams 1 ⁇ to form a lower floor component 9 'insulating and airtight, and in that thermal storage plates 10 "lie transversely on said beams 1 ', flat or edge, preferably with mutual spacing or presence of openings, to form a floor component 10' upper, a free air flow gap being provided between these two components 9 'and 10, preferably between the beams 1 and successive blocks or plates of insulating material 9 "being optionally attached to the outer periphery of the peripheral frame 8 '.
  • the total thickness of the side walls 13, 13 'and the ratio of the thicknesses of the thermal insulation components 9 and thermal storage 10 of these side walls are determined such that they have a thermal resistance greater than a determined minimum value and with an external / internal transmission phase shift between 9 hours and 14 hours, preferably about 10 at 12 o'clock, where appropriate, of approximately 36 hours or 60 hours, the internal linings of the side walls 7, 7 'possibly present being permeable to air and the construction ⁇ defining a shell or double-walled envelope substantially impervious to water and drafts, but allowing the passage of air and water vapor.
  • the side walls 7, 7 ' may, for example, comprise the following three components: an outer cork layer of about 35 cm, an air space of about 10 cm and a thickness of raw clay pressed and dried about 25 cm, to obtain a thermal resistance of 9 and a phase shift of 36 hours.
  • the parts or the non-transparent side of the roof 1 "have a relatively traditional constitution (see in particular FIGS. 1, 2B, 4B and 5) with 1 "rafters supporting, possibly in cooperation with purlins and / or sleepers, insulating plates or blocks and means of fixed outer covers, such as tiles and slates.
  • the mobile concealment means 4 of the transparent roofing part 2, pan or slope 2 (e) also have, on the surface, advantageously tiles or slates, where appropriate, grouped into plates or blades.
  • the means 4 for concealment of the transparent roof portion or pan (e) 2 consist of separate elements in the form of blades or elongate plates, such as venials, pivotally mounted on a support structure externally surmounting the portion or the transparent roof panel (e) 2, at a distance from this or the latter, and in that the retractable thermal insulation means 6, or the external component 5 of the means retractable thermal insulation 5, 6, for example by sliding, is able to be moved (e) unitarily between, on the one hand, a first deployed position in which said means or said component 5 is disposed (e) between means of occultation and this part or section 2, in or covering it entirely, and, secondly, a second retracted position in which this means or component 5 is arranged on, under or in a ( e) other party or roof pan 1 "of construction ⁇ .
  • the means 4 for concealment of the part or pan 2 consists of a continuous segmented curtain, formed of elongated plates or plates 4 'connected to one another in an articulated manner and slidably mounted in a supporting structure 19 forming part of the roof 1 ", said curtain 4 being displaceable between, on the one hand, a first deployed position in which it covers and hides the pan or the transparent part (e) 2 and, on the other hand, a second folded position in which it is located on, under or in another part or pan of the roof 1 ", leaving the pan or the transparent part (e) 2 cleared (e).
  • segmented curtain 4 is associated with the external thermal insulation means 5 retractable, or the outer component 5 retractable thermal insulation means 5, 6, each blade or occulting plate 4 'being mounted on a segment or an equivalent elementary portion 5' of the retractable outer thermal insulation means 5, or the outer component 5 of the inner and outer thermal insulation means.
  • the retractable outer insulation means 5, or the outer component 5 of the retractable inner and outer insulation means is formed of plates 5 'of natural insulating material, at least free-standing or even rigid, such as for example expanded cork sheets or hydrophobic cellulose wadding, each mounted in a support frame and assembled together to form one or more parallel portion (s) of segmented wall, said plates 5 'of each wall portion being connected between them by articulated links 20 and slidably mounted in lateral guide rails 20 'forming part of the supporting structure 19, 19'.
  • the roof 1" of the construction 1 comprises a ridge cover 23, extending above and away from the upper edge areas of the two sides of said roof 1 ", said ridge cover 23 being advantageously supported by and fixed on the supporting structure 19, 19 'for the external occulting means 4 and / or the external means 5 of thermal insulation, for example in the form of additional rafters or rafters, provided with guide rails 20 'adapted.
  • the retractable inner thermal insulation means 6, or the inner component 6 retractable thermal insulation means 5, 6, by example by sliding, consists of a unitary screen or several portions or strips of a natural insulating material capable of being wound, such as a screen felt or mattress monolayer or multilayer of natural fibers (wool) or animal, hung (s) with the possibility of sliding by ropes or cables 21 to support and guide rails 2 ⁇ extending under the panel or the transparent part (e) 2, a winding site 22 in the retracted position of said screen or said portions or strips, including for example a rotary axis, being advantageously provided under the roof ridge ( Figure 4B).
  • a natural insulating material capable of being wound, such as a screen felt or mattress monolayer or multilayer of natural fibers (wool) or animal, hung (s) with the possibility of sliding by ropes or cables 21 to support and guide rails 2 ⁇ extending under the panel or the transparent part (e) 2, a winding site 22 in the retracted position of said screen or said portions or strips,
  • the inner insulation means 6 can be slidably transported in rails provided in the rafters 1 ⁇ "under the non-transparent slope of the roof 1".
  • the retractable inner thermal insulation means 6, or the component inside 6 retractable thermal insulation means 5, 6, consists of an insulation system based on soap bubbles, capable of forming, at least temporarily, in or on the inner face of the part or the transparent roof panel 2, a layer of bubbles 28.
  • the latter can be injected either directly between the glazing plates 2 'of a double glazing forming the portion or the transparent roof panel 2, or in a plane space 29 extending between the part or the transparent roof panel 2 and an additional inner transparent wall 29 'or between the components of a sheet of transparent plastic material with double skin, rollable (the latter variant not specifically represented).
  • the system advantageously comprises, in addition, at least one means 30 for generating and injecting bubbles and at least one means 31, 3 ⁇ elimination and / or evacuation of said bubbles, the aforementioned means of said system operating essentially in a closed circuit.
  • the generation and injection means 30 comprises, in known manner, a water tank incorporating additives for the formation and preservation of bubbles, feeding a bubble-generating device comprising a blower.
  • the removal means can be of different types, namely mechanical action 3 ⁇ (pusher, brush or squeegee moving in the volume receiving the bubbles), physical action (means 31 for injection or suction of air , water injection) or chemical action (sprinkling substance causing burst bubbles).
  • Aspiration or injection of air for the removal of bubbles can be achieved by the same blower as that involved in the generation of bubbles or by an additional blower.
  • the sealed volume for receiving the bubbles is integrated with the glazing plates 2 'or mechanically associated therewith (non-retractable), it can further be provided means for cleaning the glazed surfaces, for example by injection of a Demineralized wash water film.
  • the different glazing plates 2 'or the different parts or transparent roof panels can share the same means 30; 31, 3 ⁇ or present each of the independent means allowing zone management of the transparent roof.
  • the building may also include at least one other renewable source of energy, such as a wind turbine, a Canadian well, a Provençal well, a site of geothermal energy or a hydraulic site.
  • the dimensioning of the thermal insulation components 9, 9 ', 6, 5 of the floor 8, the side walls 7, 7', 13, 13 ', and the roof 1 "and the thermal storage components 10, 10 ', as indicated above, associated with a transparent roof panel 2 extending on an entire slope (roof 1 "with two slopes), allow to achieve, as shown by simulations carried out by the inventor, to a construction ⁇ which shows an interior temperature loss of not more than 1 ° C in five days during the winter periods in the coldest region of France, this temperature loss being compensated in a day of average sunshine during this same period the colder.
  • the latter advantageously comprises air circulation circuits at the level of the floor structure 8 and the connected sidewalls 7, 7 ', 13, 13' between them, the flow of air flowing in these circuits being possibly at least partially forced by an active circulation device and passing, if necessary, a heat exchange device such as a Canadian well or the like.
  • thermal storage means 3 distributed in the construction, in particular as a wall component or a floor component 10 ', store and restore freshness, resulting from the clearance (removal of the insulation + removal of the insulation) of the transparent side 2 during the period nocturnal, allowing the release by radiation outward excess calories, due in particular to the inhabitants, possibly coupled with a repeated renewal of the air mass inside the building ⁇ during this period (by natural or forced convection).
  • This beneficial reversible operation of the bioclimatic building 1 according to the invention results in particular from the radiation energy transmission process between the inside and the outside, namely a radiant transmission with positive gain during cold periods (storage by direct absorption radiant energy of the solar radiation or by convective heating at the level of the thermal storage means 10, 10 'distributed) and with a negative gain during the warm periods (release during the nocturnal periods of the excess calories stored in the means 10, 10 ').
  • the inner faces of the walls of the construction ⁇ are preferably coated with decorative materials promoting the passage of air, such as for example fabrics or paper.
  • the outer faces of the blocks 9 may be covered with a coating 24 '.
  • the one-piece timber framing formed by the roof framing 1 "(1" rafter, sill 1 1 ", antrait 12), the framing of the side walls (beam 1 1, gallows 18, sleepers 16 , bearing rails 26 and 27) and the floor structure frame (frame 8 and beams 1 ⁇ ) allow to achieve a carrier structure rigid enough to withstand the mechanical stresses resulting from natural forces and various stresses to which the building 1 is submitted during its use.
  • the frame also comprises connector and stabilizer corner posts 25, interconnecting the three parts of the frame. These posts 25 are mounted at the corners of the construction ⁇ and act like braces in the three orthogonal directions.
  • assemblies wood on wood made advantageously by tenons / mortises locked by dowels and studs (preferably in wood), ensure transmission of compression forces (no traction).

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Abstract

La présente invention a pour objet une maison bioclimatique. Bâtimentavec au moins une partie ou un pan de toiture sensiblement transparent(e), ledit bâtiment comportant, d'une part, des moyens structurellement intégrés de stockage thermique et, d'autre part, des moyens extérieurs de protection et/ou d'occultation de la partie ou du pan de toiture transparent(e). Bâtiment (1) caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un ou des moyen(s) intérieur et/ou extérieur d'isolation thermique de ladite partie ou dudit pan de toiture transparent(e), qui est(sont) escamotable(s) et en ce qu'au moins certaines des, préférentiellement toutes les parois latérales (7, 7'), ainsi que la structure de plancher de sol (8), de la construction intègrent des composantes d'isolation thermique et de stockage thermique, avantageusement en des matériaux naturels préférentiellement non traités, la composante de stockage thermique étant constituée d'une pluralité de formations massiques (10"), espacées et exposées à une circulation d'air, par convection naturelle ou au moins partiellement forcée, depuis et vers le volume intérieur délimité par la construction (1').

Description

Maison bioclimatique
La présente invention concerne le domaine de la construction de bâtiments et d'immeubles, en particulier d'immeubles d'habitation et de manière plus spécifique les maisons d'habitations, et a pour objet un bâtiment du type bioclimatique.
La présente invention vise, de manière générale, à proposer une construction d'habitation, du type maison individuelle ou collective, répondant éventuellement à des degrés divers à des critères et des requêtes de différentes natures, dont certain(e)s sont mutuellement antagonistes, à savoir :
a) équilibre, voire obtention d'un excédent, dans le bilan énergétique global en utilisation du bâtiment, en particulier dans le bilan calorique ou frigorique, avec un effet bénéfique réversible selon les saisons (accumulation, conservation et restitution contrôlés de calories pendant les saisons froides et de frigories pendant les saisons chaudes) ;
b) construction par assemblage de parties élémentaires, avantageusement sans mise en œuvre de moyens de liaisonnement de type industriel et/ou de moyens de manutention professionnels (lors de son érection initiale, mais également lors de son agrandissement, de sa réduction ou de son déménagement) ;
c) possibilité de montage et de démontage multiple, avec un impact limité sur l'environnement, en particulier le terrain de construction ;
d) utilisation préférée de matériaux naturels, si possible non transformés industriellement, avec un bilan carbone minimisé et un bilan d'analyse du cycle de vie favorable, voire très favorable ;
e) optimisation de l'exploitation directe du rayonnement solaire, plus particulièrement zénithal, au moins pour l'éclairage et le chauffage, avec possibilité de régulation simple ;
f) recherche d'une gestion fluidique décentralisée au moins pour l'air et pour l'énergie calorique, en favorisant la répartition et la diffusion naturelles et l'accumulation volumique ;
g) création d'un lieu de vie présentant des effets sanitaires neutres, voire préférentiellement bénéfiques pour ses occupants et améliorant leur ressenti général, par exemple par la nature des matériaux de construction utilisés ou autre ; h) fonctionnement réversible avec un effet bénéfique et positif en été et en hiver, par exploitation différentiée des possibilités de transmission par mouvement avec l'extérieur.
Les constructions actuelles de maison d'habitation permettent normalement de répondre à un ou deux de ces critères et requêtes, mais généralement au détriment des autres.
La plupart des constructions de maisons ou d'immeubles d'habitation effectuées durant ces dernières décennies cherche à s'intégrer à l'environnement constructif existant, tout en conservant éventuellement leur particularisme, et présente une bonne isolation thermique réduisant les coûts de chauffage.
En outre, on a assisté au développement de l'exploitation des sources d'énergie durable, telles que le vent, le sol, l'air, l'eau souterraine ou autres, mais le rendement atteint ne permet souvent pas de couvrir l'investissement initial et les coûts de maintenance et les systèmes techniques mis en œuvre sont encombrants et complexes.
Par ailleurs, à ce jour, l'exploitation directe du rayonnement solaire n'est pas optimale et n'est souvent considéré que comme source d'éclairage naturel ou au mieux d'appoint thermique. De plus, la compartimentation poussée du volume intérieur conduit à de nombreux et complexes transferts de fluide, généralement depuis un unique point central. Enfin, l'utilisation de matériaux de construction inertes, aseptisés et/ou non biosourcés ne permet pas d'interaction entre l'habitat et ses occupants, voire produit des influences néfastes sur les occupants, ce à leur insu.
L'énergie solaire collectée est souvent transformée en totalité en énergie électrique ou en eau chaude, ce qui conduit à des rendements peu élevés et à la perte des qualités vitales intrinsèques du rayonnement solaire direct, en particulier zénithal, qui est également porteur d'informations bénéfiques aux essences et êtres vivants.
Plus récemment, de nombreuses réalisations de maisons passives ont été proposées dont les consommations énergétiques ont été réduites au maximum. Leur aspect architectural est toutefois tellement atypique, puisque sacrifié au détriment des performances techniques, qu'elles ne peuvent se fondre dans un environnement déjà construit.
De même, de nombreuses réalisations de maisons dites "solaires" ont également été effectuées, mais elles présentent également un aspect architectural très particulier, sont généralement complexes à réaliser, mettent souvent en œuvre des systèmes techniques compliqués et consommateurs d'énergie.
Par la demande de brevet français n° 09 57245 au nom de la demanderesse, il est proposé un bâtiment répondant à certaines des attentes et demandes exprimées précédemment.
En effet, cette demande de brevet antérieure propose un bâtiment, notamment du type maison individuelle, qui comprend essentiellement une construction avec au moins une partie ou un pan de toiture sensiblement transparent(e) orienté(e) pour une exposition optimale au rayonnement solaire, en particulier hivernal, en fonction du lieu géographique d'implantation du bâtiment, ledit bâtiment comportant, d'une part, des moyens stmcturellement intégrés de stockage thermique par absorption du rayonnement solaire, par contact avec l'air intérieur et/ou par transmission ou diffusion et, d'autre part, des moyens extérieurs de protection et/ou d'occultation de la partie ou du pan de toiture transparent(e), le pan ou la partie de toiture transparent(e) formant, en association avec les moyens de stockage thermique exposés au rayonnement solaire, un système du type Trombe.
La présente invention vise à améliorer le bâtiment connu par cette demande de brevet antérieure, en particulier en ce qui concerne au moins certains des points a) à d), f) et g) indiqués ci-dessus.
A cet effet, la présente invention a pour objet un bâtiment, en particulier immeuble ou maison d'habitation, du type bioclimatique, comprenant essentiellement une construction formant enveloppe passive, avec au moins une partie ou un pan de toiture sensiblement transparent(e) orienté(e) pour une exposition optimale au rayonnement solaire, en particulier hivernal, en fonction du lieu géographique d'implantation du bâtiment, ledit bâtiment comportant, d'une part, des moyens stmcturellement intégrés de stockage et de restitution thermique par absorption du rayonnement solaire, par contact avec l'air intérieur et/ou par transmission ou diffusion et, d'autre part, des moyens extérieurs de protection et/ou d'occultation de la partie ou du pan de toiture transparent(e), le pan ou la partie de toiture transparent(e) formant, en association avec les moyens de stockage thermique exposés au rayonnement solaire, un système du type Trombe, bâtiment caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un ou des moyen(s) intérieur et/ou extérieur d'isolation thermique de ladite partie ou dudit pan de toiture transparent(e), qui est(sont) escamotable(s) et en ce qu'au moins certaines des, préférentiellement toutes les parois latérales, ainsi que la structure de plancher de sol, de la construction intègrent des composantes d'isolation thermique et de stockage thermique, avantageusement en des matériaux naturels préférentiellement non traités, la composante de stockage thermique étant constituée d'une pluralité de formations massiques, espacées et exposées à une circulation d'air, par convection naturelle ou au moins partiellement forcée, depuis et vers le volume intérieur délimité par la construction.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à des modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Les figures 1A, 1B et 1C sont des vues en perspective et partiellement écorchées d'un bâtiment selon un mode de réalisation de l'invention, en cours de construction ;
La figure 2A est une vue en perspective selon une autre direction du bâtiment des figures 1A et 1B, les panneaux transparents étant enlevés ;
La figure 2B est une vue partielle en perspective de la toiture du bâtiment des figures 1A et 1B ;
Les figures 3A, 3B et 3C sont des vues partielles en perspective des parois latérales et du versant de la toiture non exposés au soleil de manière optimale, illustrées à trois phases de construction différentes ;
Les figures 4A et 4B sont des vues partielles en perspective d'un bâtiment selon une variante du mode de réalisation des figures 1 à 3, les moyens d'isolation thermique escamotables étant dans deux positions différentes, à savoir déployée (figure 4A) et repliée (figure 4B) ;
Les figures 5A, 5B et 5C sont des vues partielles en perspective, selon des directions différentes, d'un bâtiment selon une autre variante du mode de réalisation des figures 1 à 3, les moyens d'isolation thermique du versant transparent du toit et de la paroi latérale contiguë étant séparés ;
Les figures 6A, 6B, 6C et 6D sont des vues partielles en perspective illustrant quatre phases consécutives de construction des parois latérales d'un bâtiment selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 7 est une vue en perspective illustrant les pièces élémentaires essentielles utilisées pour la construction du bâtiment selon l'invention, en particulier l'ossature et la structure en double coque ;
Les figures 8A et 8B sont des vues partielles en perspective illustrant deux phases consécutives de construction des parois latérales et de la structure de plancher de sol d'un bâtiment selon un second mode de réalisation de l'invention ;
La figure 9 est une vue partielle de détails et en perspective d'une structure de plancher de sol telle que représentée figures 8A et 8B ;
Les figures 10 et 1 1 sont des vues partielles en perspective de la partie supérieure d'une toiture faisant partie d'un bâtiment selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
La figure 12 est un graphique représentant les courbes simulées de l'évolution des températures extérieures (courbe du bas) et des températures intérieures (courbe du haut) pour un bâtiment réalisé selon l'invention, la partie de toit transparente n'étant découverte que lorsque l'apport calorique par rayonnement solaire est supérieur aux déperditions en cas d'occultation ou d'isolation (aucune régulation en cas de surchauffe n'ayant été opérée), et,
La figure 13 est une représentation schématique d'un autre mode d'isolation intérieure du pan ou partie de toiture transparent, en accord avec une autre variante de réalisation de l'invention.
Les figures 1, 2, 4, 5 et 10 montrent un bâtiment 1, en particulier immeuble ou maison d'habitation, du type bioclimatique, comprenant essentiellement une construction Γ formant enveloppe passive, avec au moins une partie ou un pan 2 de toiture 1" sensiblement transparent(e) orienté(e) pour une exposition optimale au rayonnement solaire, en particulier hivernal, en fonction du lieu géographique d'implantation du bâtiment 1.
Ce bâtiment 1 comporte, d'une part, des moyens 3 9", 10" structure llement intégrés de stockage et de restitution thermique par absorption du rayonnement solaire, par contact avec l'air intérieur et/ou par transmission ou diffusion et, d'autre part, des moyens extérieurs 4 de protection et/ou d'occultation de la partie ou du pan de toiture transparent(e) 2, le pan ou la partie de toiture transparent(e) 2 formant, en association avec les moyens 9", 10" de stockage thermique exposés au rayonnement solaire, un système du type Trombe. Conformément à l'invention, ce bâtiment 1 comporte , en outre, un ou des moyen(s) 5, 6 intérieur et/ou extérieur d'isolation thermique de ladite partie ou dudit pan de toiture transparent(e), qui est(sont) escamotable(s) et au moins certaines des, préférentiellement toutes les parois latérales 7, 7', ainsi que la structure de plancher de sol 8, de la construction intègrent des composantes d'isolation thermique 9, 9' et de stockage thermique 10, 10', avantageusement en des matériaux naturels préférentiellement non traités, la composante de stockage thermique 10, 10' étant constituée d'une pluralité de formations massiques 10", espacées et exposées à une circulation d'air, par convection naturelle ou au moins partiellement forcée, depuis et vers le volume intérieur délimité par la construction Γ.
La construction Γ dispose ainsi (avec les moyens 5, 6) d'un moyen de contrôle de l'isolation thermique au niveau du pan de toiture transparent 2 et de moyens de stockage thermique répartis dans l'ensemble de la structure constitutive de cette construction, la circulation d'air permettant de répartir les calories absorbées de manière non homogène par les différents moyens de stockage en fonction de leur exposition directe (à travers la paroi elle-même) ou indirecte (à travers le pan de toiture transparent) au rayonnement solaire, voire éventuellement leur absence d'exposition audit rayonnement.
La construction Γ avec ses composantes d'isolation thermique 9, 9' des parois 7, 7' et du plancher 8 forme ainsi, en association avec les moyens d'isolation extérieur et intérieur 5, 6 de la partie de paroi transparente, une enceinte thermiquement isolée à l'intérieur de laquelle sont disposées des composantes de stockage thermique massiques 10, 10', c'est-à-dire notamment non alvéolaires et préférentiellement à grandes surfaces d'échange avec l'air intérieur, l'air pouvant circuler librement entre les formations individuelles 10" desdites composantes 10, 10'.
La commande des moyens d'occultation 4 et des moyens d'isolation 5, 6 escamotables peut être réalisée manuellement, ou préférentiellement par l'intermédiaire d'actionneurs.
En outre, une unité de gestion centralisée des mouvements des moyens 4, 5, 6 est prévue, en étant normalement pilotée par un programme automatique adapté au lieu d'implantation et s'adaptant à l'évolution des saisons, tout en intégrant des données de mesure fournies en temps réel par des capteurs internes et externes à la construction Γ. Par matériaux naturels non traités, on entend dans la présente invention en particulier des matériaux directement extraits du milieu naturel, préférentiellement localement, sans avoir subi de traitement ou d'altération (chimique, mélange, cuisson, ...), à l'exception d'une éventuelle purification, mise en forme ou compactage.
De manière avantageuse, la construction Γ comporte une ossature en bois, préférentiellement au niveau du plancher de sol, des parois latérales et de la toiture. De plus, la partie ou le pan de toiture transparent(e) 2 est préférentiellement formé(e) de plaques de vitrage 2', double ou simple épaisseur, et comporte des isolations thermiques extérieure et intérieure 5 et 6. En outre, la construction Γ est, de manière préférée, essentiellement formée par assemblage de parties élémentaires dimensionnées et adaptées pour une manipulation ergonomique par des opérateurs, avantageusement au plus deux.
Les isolations combinées extérieure et intérieure de la partie de toiture transparente 2 s'avèrent nécessaires, en particulier dans les zones climatiques tempérées et froides, pour que l'apport calorique par le rayonnement solaire direct à travers cette partie de toiture 2 soit supérieur aux déperditions à travers cette même partie, en particulier en présence de simple vitrage.
Les parties élémentaires précitées sont optimisées pour permettre la réalisation de chantier sans engin de levage ou machine traditionnelle utilisée pour les chantiers de construction et en limitant les déchets.
Préférentiellement, l'assemblage des parties élémentaires formant la construction Γ est un assemblage à sec, en particulier par coopération de formes conjuguées, emboîtements mécaniques et/ou imbrication mutuelle, préférentiellement verrouillées, des parties élémentaires, autorisant des démontages et des remontages répétés sans altération, la construction Γ présentant avantageusement une toiture du type comble à deux versants et préférentiellement une constitution modulaire avec une segmentation dans sa direction d'extension longitudinale.
En accord avec un mode de réalisation de l'invention, il peut être prévu qu'au moins pour les parois latérales 13 opaques, ainsi que pour la structure de plancher de sol 8, la composante d'isolation thermique 9, 9' est constituée de liège expansé, aggloméré en blocs ou plaques 9" ou conditionné en vrac dans des contenants flexibles ou non, et les formations massiques 10" de stockage thermique consistent en des plaques d'argile crue pressées et séchées, la paroi latérale 13' située dans la continuité du pan de toiture transparent 2 présentant, le cas échéant, une constitution essentiellement transparente, avec des moyens d'occultation extérieurs amovibles et/ou escamotables et au moins un écran escamotable isolant thermiquement 14, intérieur et/ou extérieur, et au moins une partie de cette paroi latérale 13', variable en fonction des besoins et souhaits des habitants, présentant préférentiellement une constitution du type mur Trombe.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la ou les paroi(s) latérale(s) ou partie(s) de paroi(s) latérale(s) 13', destinée(s) à récupérer positivement l'énergie solaire et/ou la paroi latérale 13' située dans la continuité du pan de toiture transparent 2, avantageusement au moins partiellement du type mur Trombe, comprennent entre, d'une part, leur peau extérieure transparente 15, éventuellement escamotable, et, d'autre part, leur composante structurelle intérieure 15', intégrant un arrangement de formations massiques 10" de stockage thermique, qui consistent préférentiellement en des plaques d'argile crue pressées et séchées, un espace intermédiaire 15" de réception pour un écran isolant 14 mobile et escamotable, associé à un dispositif de déplacement guidé correspondant, formé d'un seul tenant ou non avec le moyen intérieur d'isolation thermique escamotable 6 du pan de toiture transparent 2, éventuellement présent.
Conformément à une première variante, les parois latérales 13 opaques sont constituées chacune d'une ossature basée sur un alignement ou un double alignement de poutres porteuses verticales 1 1 du type I ou H, disposées de manière unitaire ou par paire de poutres unitaires espacées. En outre, des plaques ou blocs 9" de matériau isolant, éventuellement en couches superposées s'étendant transversalement entre deux poutres 1 1 de l'alignement concerné, ainsi que des plaques ou blocs de stockage thermique 10", sont montées par emboîtement avec maintien mécanique chaque fois entre deux poutres 1 1 consécutives, les plaques de stockage thermique 10" étant, le cas échéant, également maintenues par des traverses 16 reliant les poutres 1 1 consécutives entre elles. De manière préférée, les plaques ou blocs de matériau isolant 9" sont arrangées pour former une composante de paroi externe 9 étanche à l'air et les plaques de stockage thermique 10" sont arrangées pour autoriser une circulation de l'air intérieur entre elles et pour former une composante de paroi interne 10 ajourée, préférentiellement séparée de la composante externe 9 par une lame d'air, et éventuellement délimitée entre le double alignement de poutres 1 1 de la paroi considérée.
Conformément à une deuxième variante, les parois latérales 13 opaques sont constituées chacune d'une ossature formées essentiellement d'un alignement espacé de poutres porteuses verticales 1 1, entre lesquelles sont arrangées les plaques de stockage thermique 10", préférentiellement avec maintien mécanique chaque fois entre deux poutres 1 1 de l'alignement concerné, par exemple par des traverses 16 s'étendant entre les poutres 1 1. De manière préférée, les plaques ou blocs de matériau isolant 9" sont arrangées pour former une composante de paroi externe 9 étanche à l'air et les plaques de stockage thermique 10" sont arrangées pour autoriser une circulation de l'air intérieur entre elles et pour former une composante de paroi interne 10 ajourée, préférentiellement séparée de la composante externe 9 par une lame d'air, la composante de paroi externe 9 étant reliée à l'ossature porteuse par une structure d'entretoisement et de maintien.
Ces parois opaques 13 peuvent être pourvues, en fonction de leurs besoins, d'une ou de plusieurs ouvertures du type vitre ou porte à haut pouvoir isolant et pourvues de moyens d'occultation externes.
En accord avec la seconde variante précitée, il peut être prévu que la structure d'entretoisement et de maintien des blocs ou plaques de matériau isolant 9" comprenne plusieurs entretoises superposées 17, s'étendant sensiblement horizontalement et parallèlement à l'alignement de poutres 1 1 porteuses de la paroi concernée 13 et reliées rigidement à ces dernières, par exemple par des barres ou des chapes 17', les blocs de matériau isolant 9" étant disposés entre les entretoises 17 avec emboîtement partiel avec ces dernières au niveau de renfoncements profilés 17", ménagés dans leurs faces supérieures et inférieures, ces blocs ou plaques 9" étant, le cas échéant, également maintenus latéralement par des potences verticales 18 reliant les entretoises superposées 17 entre elles et venant en engagement coopérant et bloquant dans des renfoncements profilés 17" ménagés dans les faces latérales opposées desdits blocs ou plaques 9".
Ces potences 18, montées par leurs parties inférieures dans des longerons d'appui 27 montés sur le cadre 8', contribuent en outre au maintien de la structure porteuse 19, 19', directement ou par le biais des sablières 1 1". Les paires d'arbalétriers 19, 19' formant la structure précitée peuvent être reliés longitudinalement par une poutre faîtière, le cas échéant segmentée. Préférentiellement, la structure de plancher de sol 8 est constituée d'une ossature essentiellement constituée par un cadre périphérique 8' dans lequel sont montées des poutres du type I ou H 1 Γ posées de chant et selon un arrangement parallèle, préférentiellement sur un lit de sable ou de granulats minéraux naturels analogues, en ce que des plaques ou blocs 9" de matériau isolant, éventuellement en couches superposées, sont disposées avec maintien mécanique chaque fois entre deux poutres 1 Γ consécutives pour former une composante de plancher inférieure 9' isolante et étanche à l'air, et en ce que des plaques de stockage thermique 10" reposent transversalement sur lesdites poutres 1 l', à plat ou de chant, préférentiellement avec écartement mutuel ou présence d'ajours, pour former une composante de plancher 10' supérieure, un interstice libre de circulation d'air étant ménagé entre ces deux composantes 9' et 10 , préférentiellement entre les poutres 1 l' successives et des blocs ou plaques de matériau isolant 9" étant éventuellement rapporté(e)s sur le pourtour extérieur du cadre périphérique 8'.
En accord avec un mode de réalisation avantageux de l'invention, permettant d'aboutir à une optimisation des performances thermiques de la construction Γ, l'épaisseur totale des parois latérales 13, 13' et le rapport des épaisseurs des composantes d'isolation thermique 9 et de stockage thermique 10 de ces parois latérales sont déterminés de telle manière qu'elles présentent une résistance thermique supérieure à une valeur minimale déterminée et avec un déphasage de transmission extérieur/intérieur compris entre 9 heures et 14 heures, préférentiellement d'environ 10 à 12 heures, le cas échéant, d'environ 36 heures ou 60 heures, les revêtements intérieurs des parois latérales 7, 7' éventuellement présents étant perméables à l'air et la construction Γ définissant une coque ou enveloppe à double paroi sensiblement étanche à l'eau et aux courants d'air, mais autorisant le passage de l'air et de la vapeur d'eau.
En accord avec un exemple pratique de réalisation, les parois latérales 7, 7' peuvent, par exemple, comprendre les trois composantes suivantes : une couche extérieure de liège d'environ 35 cm, une lame d'air d'environ 10 cm et une épaisseur d'argile crue pressée et séchée d'environ 25 cm, pour obtenir une résistance thermique de 9 et un déphasage de 36 heures.
Les parties ou le versant non transparent(es) de la toiture 1" présente(nt) une constitution relativement traditionnelle (voir notamment les figures 1, 2B, 4B et 5) avec des arbalétriers 1 Γ" supportant, éventuellement en coopération avec des pannes et/ou des traverses, des plaques ou blocs 9" isolants et des moyens de couvertures extérieurs fixes, tels que des tuiles et des ardoises.
Les moyens d'occultation 4 mobiles de la partie, pan ou versant de toiture 2 transparent(e) présentent également, en surface, avantageusement des tuiles ou des ardoises, le cas échéant, regroupées en plaques ou lames.
En accord avec une première variante de réalisation de l'invention, les moyens 4 d'occultation de la partie ou pan de toiture transparent(e) 2 consistent en des éléments séparés en forme de lames ou de plaques allongées, tels que des vénielles, montés pivotants sur une structure support surmontant extérieurement la partie ou le pan de toiture transparent(e) 2, à distance de ce ou cette dernière, et en ce que le moyen d'isolation thermique escamotable 6, ou la composante extérieure 5 des moyens d'isolation thermique escamotables 5, 6, par exemple par coulissement, est apte à être déplacé(e) de manière unitaire entre, d'une part, une première position déployée dans laquelle ledit moyen ou ladite composante 5 est disposé(e) entre les moyens d'occultation et cette partie ou ce pan 2, en le ou la recouvrant entièrement, et, d'autre part, une seconde position escamotée dans laquelle ce moyen ou cette composante 5 est disposé(e) sur, sous ou dans un(e) autre partie ou pan de la toiture 1 " de la construction Γ.
Une telle réalisation des moyens d'occultation est notamment décrite dans la demande de brevet français n° 09 57245.
En accord avec une seconde variante, les moyens 4 d'occultation de la partie ou du pan 2 consiste en un rideau continu segmenté, formé de lames ou de plaques allongées 4' reliées entre elles de manière articulée et montées coulissantes dans une structure porteuse 19 faisant partie de la toiture 1 ", ledit rideau 4 pouvant être déplacé entre, d'une part, une première position déployée dans laquelle il recouvre et occulte le pan ou la partie transparent(e) 2 et, d'autre part, une seconde position repliée dans laquelle il est situé sur, sous ou dans un(e) autre partie ou pan de la toiture 1 ", laissant le pan ou la partie transparent(e) 2 dégagé(e).
Dans le cadre de cette seconde variante, il peut être prévu que le rideau segmenté 4 est associé au moyen d'isolation thermique extérieur 5 escamotable, ou à la composante extérieure 5 des moyens d'isolation thermique escamotables 5, 6, chaque lame ou plaque d'occultation 4' étant montée sur un segment ou une partie élémentaire équivalente 5' du moyen d'isolation thermique extérieure 5 escamotable, ou de la composante extérieure 5 des moyens d'isolation thermiques intérieurs et extérieurs.
De manière avantageuse, le moyen d'isolation extérieur escamotable 5, ou la composante extérieure 5 des moyens d'isolation intérieurs et extérieurs escamotables, est formé(e) de plaques 5' de matériau isolant naturel, au moins autoportantes, voire rigides, tel que par exemple des plaques de liège expansé ou de ouate de cellulose hydrophobe, montées chacune dans une armature support et assemblées entre elles pour former une ou plusieurs portion(s) parallèles de paroi segmentée, lesdites plaques 5' de chaque portion de paroi étant reliées entre elles par des liaisons articulées 20 et montées avec faculté de coulissement dans des rails de guidage latéraux 20' faisant partie de la structure porteuse 19, 19'.
Afin d'assurer une protection continue entre les versants opposés de la toiture 1", tout en autorisant le passage des moyens d'occultation 4 et/ou des moyens d'isolation extérieure 5, escamotables par coulissement, la toiture 1 " de la construction 1 comprend une couverture faîtière 23, s'étendant au-dessus et à distance des zones de bords supérieurs des deux versants de ladite toiture 1 ", ladite couverture faîtière 23 étant avantageusement supportée par et fixée sur la structure porteuse 19, 19' pour les moyens d'occultation extérieurs 4 et/ou les moyens extérieurs 5 d'isolation thermique, par exemple sous la forme de chevrons ou d'arbalétriers supplémentaires, pourvu de rails de guidage 20' adaptés.
Selon une caractéristique additionnelle, ou une alternative constructive par rapport à l'isolation thermique extérieure, il peut être prévu que le moyen d'isolation thermique intérieur escamotable 6, ou la composante intérieure 6 des moyens d'isolation thermique escamotables 5, 6, par exemple par coulissement, consiste en un écran unitaire ou en plusieurs portions ou bandes d'un matériau isolant naturel apte à être enroulé, tel qu'un feutre écran ou matelas monocouche ou multicouche de fibres naturelles (laine) ou animales, accrochée(s) avec faculté de coulissement par des cordes ou des câbles 21 à des rails de support et de guidage 2Γ s'étendant sous le pan ou la partie transparent(e) 2, un site 22 d'enroulement en position escamotée dudit écran ou desdites portions ou bandes, avec notamment par exemple un axe rotatif, étant avantageusement prévu sous le faîte de la toiture (figure 4B).
En variante, et comme le montrent les figures 1, 2 et 5, le moyen d'isolation intérieure 6 peut être transporté par coulissement dans des rails prévus dans les arbalétriers 1 Γ" sous le versant non transparent de la toiture 1".
Comme le montre très schématiquement la figure 13, et en addition à l'isolation thermique extérieure précitée, ou selon une autre alternative par rapport à cette dernière, il peut également être prévu que le moyen d'isolation thermique intérieur escamotable 6, ou la composante intérieure 6 des moyens d'isolation thermique escamotables 5, 6, consiste en un système d'isolation à base de bulles de savon, apte à former, au moins temporairement, dans ou sur la face intérieure de la partie ou du pan de toiture transparente 2, une couche de bulles 28. Ces dernières peuvent être injectées soit directement entre les plaques de vitrage 2' d'un double vitrage formant la partie ou le pan de toiture transparente 2, soit dans un espace plan 29 s'étendant entre la partie ou le pan de toiture transparente 2 et une paroi transparente intérieure additionnelle 29' ou encore entre les composantes d'une feuille de matériau plastique transparente à double peau, enroulable (cette dernière variante n'étant pas spécifiquement représentée).
Pour contrôler cette isolation créée et supprimée en fonction des besoins, le système comprend avantageusement, en outre, au moins un moyen 30 de génération et d'injection de bulles et au moins un moyen 31 , 3 Γ d'élimination et/ou d'évacuation desdites bulles, les moyens précités dudit système fonctionnant essentiellement en circuit fermé.
Le moyen 30 de génération et d'injection comprend, de manière connue, un réservoir d'eau intégrant des additifs pour la formation et la conservation des bulles, alimentant un dispositif de création de bulles comportant une soufflante.
Le moyen d'élimination peut être de différents types, à savoir à action mécanique 3 Γ (poussoir, brosse ou raclette se déplaçant dans le volume recevant les bulles), à action physique (moyen 31 d'injection ou d'aspiration d'air, injection d'eau) ou encore à action chimique (aspersion de substance provoquant l'éclatement des bulles).
L'aspiration ou l'injection d'air pour l'élimination des bulles peut être réalisée par la même soufflante que celle participant à la génération des bulles ou par une soufflante additionnelle. Lorsque le volume étanche de réception des bulles est intégré aux plaques de vitrage 2' ou associé mécaniquement à ces dernières (non escamotable), il peut, en outre, être prévu des moyens de nettoyage des surfaces vitrées, par exemple par injection d'un film d'eau de lavage déminéralisée.
Les différentes plaques de vitrage 2' ou les différentes parties ou pans de toiture transparente peuvent partager les mêmes moyens 30 ; 31, 3 Γ ou présenter chacun des moyens indépendants autorisant une gestion par zones de la toiture transparente.
En vue de disposer d'une source énergétique supplémentaire, en particulier une source d'énergie électrique autonome, permettant éventuellement d'aboutir à un bâtiment 1 à énergie positive, voire le cas échéant, de pouvoir pallier un éventuel manque d'ensoleillement prolongé exceptionnel, en limitant le recours à la consommation d'énergie fossile ou électrique externe, le bâtiment peut, en outre, comprendre au moins une autre source d'énergie renouvelable, telle qu'une éolienne, un puits canadien, un puits provençal, un site de géothermie ou un site hydraulique.
Le dimensionnement des composantes d'isolation thermique 9, 9', 6, 5 du plancher de sol 8, des parois latérales 7, 7', 13, 13', et de la toiture 1" et des composantes de stockage thermique 10, 10', tel qu'indiqué précédemment, associé à un pan de toiture transparent 2 s'étendant sur un versant entier (toiture 1" à deux versants), permettent d'aboutir, comme le montrent des simulations effectuées par l'inventeur, à une construction Γ qui affiche une perte de température intérieure d'au plus 1°C en cinq jours durant les périodes hivernales dans la région la plus froide de France, cette perte de température étant compensée en une journée d'ensoleillement moyen durant cette même période la plus froide.
En vue de favoriser une répartition sensiblement homogène des calories ou frigories dans le bâtiment 1, ce dernier comprend avantageusement des circuits de circulation d'air au niveau de la structure de plancher 8 et des parois latérales 7, 7', 13, 13' raccordés entre eux, le flux d'air circulant dans ces circuits étant éventuellement au moins partiellement forcé par un dispositif actif de mise en circulation et traversant, le cas échéant, un dispositif d'échange thermique tel qu'un puits canadien ou analogue.
Il convient de noter également les vertus frigoriques bénéfiques du bâtiment 1 pendant les périodes chaudes. Durant ces périodes, les moyens 3 de stockage thermique répartis dans la construction, en particulier comme composante 10 de paroi ou composante 10' de plancher, stockent et restituent de la fraîcheur, résultant du dégagement (désoccultation + enlèvement de l'isolation) du versant transparent 2 durant la période nocturne, permettant la libération par radiation vers l'extérieur des calories excédentaires, dues notamment aux habitants, éventuellement couplée à un renouvellement répété de la masse d'air intérieur de la construction Γ durant cette période (par convection naturelle ou forcée).
Ce fonctionnement réversible bénéfique du bâtiment bioclimatique 1 selon l'invention résulte notamment du procédé de transmission de l'énergie par radiation entre l'intérieur et l'extérieur, à savoir une transmission radiante avec gain positif pendant les périodes froides (stockage par absorption directe de l'énergie radiante du rayonnement solaire ou par chauffage par convection au niveau des moyens de stockage thermique 10, 10' répartis) et avec un gain négatif pendant les périodes chaudes (libération durant les périodes nocturnes des calories excédentaires stockées dans les moyens 10, 10').
Les faces intérieures des parois de la construction Γ sont avantageusement revêtues de matériaux décoratifs favorisant le passage de l'air, tels que par exemple des tissus ou du papier.
Les faces extérieures des blocs 9" peuvent être recouvertes d'un enduit 24'.
L'ossature bois d'un seul tenant formée par la charpente de la toiture 1" (arbalétrier 1 1"', sablière 1 1", antrait 12), l'ossature des parois latérales (poutre 1 1, potences 18, traverses 16, longerons d'appui 26 et 27) et l'ossature du plancher de sol (cadre 8 et poutres 1 Γ) permettent d'aboutir à une structure porteuse suffisamment rigide pour résister aux contraintes mécaniques résultant des forces naturelles et des diverses sollicitations auxquelles le bâtiment 1 est soumis durant son utilisation.
Pour ce faire, l'ossature comprend également des poteaux d'angle connecteurs et stabilisateurs 25, reliant ensemble les trois parties de l'ossature. Ces poteaux 25 sont montés aux angles de la construction Γ et agissent à l'instar de contreventements dans les trois directions orthogonales.
En outre, les assemblages bois sur bois, réalisés avantageusement par tenons/mortaises verrouillés par des chevilles et des goujons (préférentiellement en bois), assurent une transmission des efforts de compression (pas de traction).
Grâce à ces dispositions, et à l'assemblage particulier du sol, des parois latérales et du toit, ni les sollicitations en pression/compression, ni les sollicitations en détente/déflexion, dans la limite des valeurs usuelles pour ce type de bâtiment 1 , n'entraînent une déformation significative de la construction Γ, permettant ainsi de s'affranchir de fondations traditionnelles (creusées et bétonnées) dans la majorité des mises en œuvre de l'invention.
Parmi les parties et pièces élémentaires pour la réalisation de la construction Γ, on peut relever, comme le montrent la figure 7 des dessins annexés :
- les plaques 2' de verre du pan 2,
- les composantes élémentaires 4' des moyens d'occultation,
- les blocs 9 de matériaux isolants de diverses formes,
- les plaques 10", 15' de stockage thermique (en argile ou pisé),
- les poutres 1 1 ,
- les poutres en I 1 Γ
- les longerons formant le cadre périphérique 8'
- les sablières 1 1",
- les arbalétriers 1 Γ",
- les traverses 16,
- les entretoises 17,
- les chapes 17",
- les potences 18,
- les composantes 19, 19' de la structure porteuses des moyens d'occultation 4 coulissant,
- la couverture faîtière 23 (éventuellement en modules)
- le carreau du carrelage de sol 24,
- les poteaux d'angle 25,
- les longerons d'appui 26 et 27 pour les poutres 1 1 et les potences 18.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

EVENDICATIONS
1) Bâtiment, en particulier immeuble ou maison d'habitation, du type bioclimatique, comprenant essentiellement une construction formant enveloppe passive, avec au moins une partie ou un pan de toiture sensiblement transparent(e) orienté(e) pour une exposition optimale au rayonnement solaire, en particulier hivernal, en fonction du lieu géographique d'implantation du bâtiment, ledit bâtiment comportant, d'une part, des moyens structurellement intégrés de stockage et de restitution thermique par absorption du rayonnement solaire, par contact avec l'air intérieur et/ou par transmission ou diffusion et, d'autre part, des moyens extérieurs de protection et/ou d'occultation de la partie ou du pan de toiture transparent(e), le pan ou la partie de toiture transparent(e) formant, en association avec les moyens de stockage thermique exposés au rayonnement solaire, un système du type Trombe,
bâtiment (1) caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un ou des moyen(s) (5, 6) intérieur et/ou extérieur d'isolation thermique de ladite partie ou dudit pan de toiture transparent(e), qui est(sont) escamotable(s) et en ce qu'au moins certaines des, préférentiellement toutes les parois latérales (7, 7'), ainsi que la structure de plancher de sol (8), de la construction intègrent des composantes d'isolation thermique (9, 9') et de stockage thermique (10, 10'), avantageusement en des matériaux naturels préférentiellement non traités, la composante de stockage thermique (10, 10') étant constituée d'une pluralité de formations massiques (10"), espacées et exposées à une circulation d'air, par convection naturelle ou au moins partiellement forcée, depuis et vers le volume intérieur délimité par la construction (Γ).
2) Bâtiment bioclimatique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la construction (Γ) comporte une ossature en bois, préférentiellement au niveau du plancher de sol, des parois latérales et de la toiture, et en ce que la partie ou le pan de toiture transparent(e) (2) est formé(e) de plaques de vitrage (2'), double ou simple épaisseur, et comporte des isolations thermiques extérieure et intérieure (5, 6), la construction (Γ) étant essentiellement formée par assemblage de parties élémentaires dimensionnées et adaptées pour une manipulation ergonomique par des opérateurs, avantageusement au plus deux. 3) Bâtiment bioclimatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'assemblage des parties élémentaires formant la construction (Γ) est un assemblage à sec, en particulier par coopération de formes conjuguées, emboîtements mécaniques et/ou imbrication mutuelle, préférentiellement verrouillées, des parties élémentaires, autorisant des démontages et des remontages répétés sans altération, la construction (Γ) présentant avantageusement une toiture du type comble à deux versants et préférentiellement une constitution modulaire avec une segmentation dans sa direction d'extension longitudinale.
4) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, au moins pour les parois latérales (13) opaques, ainsi que pour la structure de plancher de sol (8), la composante d'isolation thermique (9, 9') est constituée de liège expansé, aggloméré en blocs ou plaques (9") ou conditionné en vrac dans des contenants flexibles ou non, et les formations massiques (10") de stockage thermique consistent en des plaques d'argile crue pressées et séchées, la paroi latérale (13') située dans la continuité du pan de toiture transparent (2) présentant, le cas échéant, une constitution essentiellement transparente, avec des moyens d'occultation extérieurs amovibles et/ou escamotables et au moins un écran escamotable isolant thermiquement (14), intérieur et/ou extérieur, et au moins une partie de cette paroi latérale (13') présentant préférentiellement une constitution du type mur Trombe.
5) Bâtiment selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ou les paroi(s) latérale(s) ou partie(s) de paroi(s) latérale(s) (13'), destinée(s) à récupérer positivement l'énergie solaire et/ou la paroi latérale (13') située dans la continuité du pan de toiture transparent (2), avantageusement au moins partiellement du type mur Trombe, comprennent entre, d'une part, leur peau extérieure transparente (15), éventuellement escamotable, et, d'autre part, leur composante structurelle intérieure (15), intégrant un arrangement de formations massiques (10") de stockage thermique, qui consiste préférentiellement en des plaques d'argile crue pressées et séchées, un espace intermédiaire (15") de réception pour un écran isolant (14) mobile et escamotable, associé à un dispositif de déplacement guidé correspondant, formé d'un seul tenant ou non avec le moyen intérieur d'isolation thermique escamotable (6) du pan de toiture transparent (2), éventuellement présent. 6) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parois latérales (13) opaques sont constituées chacune d'une ossature basée sur un alignement ou un double alignement de poutres porteuses verticales (1 1) du type I ou H, disposées de manière unitaire ou par paire de poutres unitaires espacées, en ce que des plaques ou blocs (9") de matériau isolant, éventuellement en couches superposées s'étendant transversalement entre deux poutres (1 1) de l'alignement concerné, ainsi que des plaques ou blocs de stockage thermique (10"), sont montées par emboîtement avec maintien mécanique chaque fois entre deux poutres (1 1) consécutives, les plaques de stockage thermique (10") étant, le cas échéant, également maintenues par des traverses (16) reliant les poutres (1 1) consécutives entre elles, et en ce que les plaques ou blocs de matériau isolant (9") sont arrangées pour former une composante de paroi externe (9) étanche à l'air et les plaques de stockage thermique (10") sont arrangées pour autoriser une circulation de l'air intérieur entre elles et pour former une composante de paroi interne (10) ajourée, préférentiellement séparée de la composante externe (9) par une lame d'air, et éventuellement délimitée entre le double alignement de poutres (1 1) de la paroi considérée.
7) Bâtiment bioclimatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parois latérales (13) non destinées à récupérer l'énergie solaire par exposition directe au rayonnement solaire externe, sont constituées chacune d'une ossature formées essentiellement d'un alignement espacé de poutres porteuses verticales (1 1), entre lesquelles sont arrangées les plaques de stockage thermique (10"), préférentiellement avec maintien mécanique chaque fois entre deux poutres (1 1) de l'alignement concerné, par exemple par des traverses (16) s'étendant entre les poutres (1 1), et en ce que les plaques ou blocs de matériau isolant (9") sont arrangées pour former une composante de paroi externe (9) étanche à l'air et les plaques de stockage thermique (10") sont arrangées pour autoriser une circulation de l'air intérieur entre elles et pour former une composante de paroi interne (10) ajourée, préférentiellement séparée de la composante externe (9) par une lame d'air, la composante de paroi externe (9) étant reliée à l'ossature porteuse par une structure d'entretoisement et de maintien.
8) Bâtiment bioclimatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la structure d'entretoisement et de maintien des blocs ou plaques de matériau isolant (9") comprend plusieurs entretoises superposées (17), s'étendant sensiblement horizontalement et parallèlement à l'alignement de poutres (1 1) porteuses de la paroi concernée (13) et reliées rigidement à ces dernières, par exemple par des barres ou des chapes (17'), les blocs de matériau isolant (9") étant disposés entre les entretoises (17) avec emboîtement partiel avec ces dernières au niveau de renfoncements profilés (17"), ménagés dans leurs faces supérieures et inférieures, ces blocs ou plaques (9") étant, le cas échéant, également maintenus latéralement par des potences verticales (18) reliant les entretoises superposées (17) entre elles et venant en engagement coopérant et bloquant dans des renfoncements profilés (17") ménagés dans les faces latérales opposées desdits blocs ou plaques (9").
9) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la structure de plancher de sol (8) est constituée d'une ossature essentiellement constituée par un cadre périphérique (8') dans lequel sont montées des poutres du type I ou H (1 Γ) posées de chant et selon un arrangement parallèle, préférentiellement sur un lit de sable ou de granulats minéraux naturels analogues, en ce que des plaques ou blocs (9") de matériau isolant, éventuellement en couches superposées, sont disposées avec maintien mécanique chaque fois entre deux poutres (1 Γ) consécutives pour former une composante de plancher inférieure (9') isolante et étanche à l'air, et en ce que des plaques de stockage thermique (10") reposent transversalement sur lesdites poutres (1 ), à plat ou de chant, préférentiellement avec écartement mutuel ou présence d'ajours, pour former une composante de plancher (10') supérieure, un interstice libre de circulation d'air étant ménagé entre ces deux composantes (9' et 10), préférentiellement entre les poutres (1 Γ) successives et des blocs ou plaques de matériau isolant (9") étant éventuellement rapporté(e)s sur le pourtour extérieur du cadre périphérique (8').
10) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des parois latérales (13, 13') et le rapport des épaisseurs des composantes d'isolation thermique (9) et de stockage thermique (10) de ces parois latérales sont déterminés de telle manière qu'elles présentent une résistance thermique supérieure à une valeur minimale déterminée et avec un déphasage de transmission extérieur/intérieur compris entre 9 heures et 14 heures, préférentiellement d'environ 10 à 12 heures, le cas échéant, d'environ 36 heures ou 60 heures, les revêtements intérieurs des parois latérales (7, 7') éventuellement présents étant perméables à l'air et la construction (Γ) définissant une coque ou enveloppe à double paroi sensiblement étanche à l'eau et aux courants d'air, mais autorisant le passage de l'air et de la vapeur d'eau.
1 1) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens (4) d'occultation de la partie ou pan de toiture transparent(e) (2) consistent en des éléments séparés en forme de lames ou de plaques allongées, tels que des vénielles, montés pivotants sur une structure support surmontant extérieurement la partie ou le pan de toiture transparent(e) (2), à distance de ce ou cette dernière, et en ce que le moyen d'isolation thermique escamotable (6), ou la composante extérieure (5) des moyens d'isolation thermique escamotables (5, 6), par exemple par coulissement, est apte à être déplacé(e) de manière unitaire entre, d'une part, une première position déployée dans laquelle ledit moyen ou ladite composante (5) est disposé(e) entre les moyens d'occultation et cette partie ou ce pan (2), en le ou la recouvrant entièrement, et, d'autre part, une seconde position escamotée dans laquelle ce moyen ou cette composante (5) est disposé(e) sur, sous ou dans un(e) autre partie ou pan de la toiture (1 ") de la construction (Γ).
12) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens (4) d'occultation de la partie ou du pan (2) consiste en un rideau continu segmenté, formé de lames ou de plaques allongées (4') reliées entre elles de manière articulée et montées coulissantes dans une structure porteuse (19, 19') faisant partie de la toiture (1 "), ledit rideau (4) pouvant être déplacé entre, d'une part, une première position déployée dans laquelle il recouvre et occulte le pan ou la partie transparent(e) (2) et, d'autre part, une seconde position repliée dans laquelle il est situé sur, sous ou dans un(e) autre partie ou pan de la toiture (1 "), laissant le pan ou la partie transparent(e) (2) dégagé(e).
13) Bâtiment selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rideau segmenté (4) est associé au moyen d'isolation thermique extérieur (5) escamotable, ou à la composante extérieure (5) des moyens d'isolation thermique escamotables (5, 6), chaque lame ou plaque d'occultation (4') étant montée sur un segment ou une partie élémentaire équivalente (5') du moyen d'isolation thermique extérieure (5) escamotable, ou de la composante extérieure (5) des moyens d'isolation thermiques intérieurs et extérieurs. 14) Bâtiment selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le moyen d'isolation extérieur escamotable (5), ou la composante extérieure (5) des moyens d'isolation intérieurs et extérieurs escamotables, est formé(e) de plaques (5') de matériau isolant naturel, au moins autoportantes, voire rigides, tel que par exemple des plaques de liège expansé ou de ouate de cellulose hydrophobe, montées chacune dans une armature support et assemblées entre elles pour former une ou plusieurs portion(s) parallèles de paroi segmentée, lesdites plaques (5') de chaque portion de paroi étant reliées entre elles par des liaisons articulées (20) et montées avec faculté de coulissement dans des rails de guidage latéraux (20') faisant partie de la structure porteuse (19, 19').
15) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la toiture (1 ") de la construction (1) comprend une couverture faîtière (23), s'étendant au-dessus et à distance des zones de bords supérieurs des deux versants de ladite toiture (1 "), ladite couverture faîtière (23) étant avantageusement supportée par et fixée sur la structure porteuse (19) pour les moyens d'occultation extérieurs (4) et/ou les moyens extérieurs (5) d'isolation thermique, par exemple sous la forme de chevrons ou d'arbalétriers supplémentaires, pourvu de rails de guidage (20') adaptés.
16) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1, ou 12 à 14, caractérisé en ce que le moyen d'isolation thermique intérieur escamotable (6), ou la composante intérieure (6) des moyens d'isolation thermique escamotables (5, 6), par exemple par coulissement, consiste en un écran unitaire ou en plusieurs portions ou bandes d'un matériau isolant naturel apte à être enroulé, tel qu'un feutre écran ou matelas monocouche ou multicouche de fibres naturelles ou animales, accrochée(s) avec faculté de coulissement par des cordes ou des câbles (21) à des rails de support et de guidage (2Γ) s'étendant sous le pan ou la partie transparent(e) (2), un site (22) d'enroulement en position escamotée dudit écran ou desdites portions ou bandes, avec notamment par exemple un axe rotatif, étant prévu sous le faîte de la toiture.
17) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1, ou 12 à 14, caractérisé en ce que le moyen d'isolation thermique intérieur escamotable (6), ou la composante intérieure (6) des moyens d'isolation thermique escamotables (5, 6), consiste en un système d'isolation à base de bulles de savon, apte à former, au moins temporairement, dans ou sur la face intérieure de la partie ou du pan de toiture transparente (2), une couche de bulles (28), ces dernières pouvant être injectées soit directement entre les plaques de vitrage (2') d'un double vitrage formant la partie ou le pan de toiture transparente (2), soit dans un espace plan (29) s'étendant entre la partie ou le pan de toiture transparente (2) et une paroi transparente intérieure additionnelle (29') ou encore entre les composantes d'une feuille de matériau plastique transparente à double peau, enroulable.
18) Bâtiment selon la revendication 17, caractérisé en ce que le système d'isolation à base de bulles de savon comprend, en outre, au moins un moyen (30) de génération et d'injection de bulles et au moins un moyen (31, 3 Γ) d'élimination et/ou d'évacuation desdites bulles, les moyens précités dudit système fonctionnant essentiellement en circuit fermé.
19) Bâtiment selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une autre source d'énergie renouvelable, telle qu'une éolienne, un puits canadien, un puits provençal, un site de géothermie ou un site hydraulique.
20) Bâtiment selon la revendication 19 et l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits de circulation d'air au niveau de la structure de plancher (8) et des parois latérales (7, 7', 13, 13') raccordés entre eux, le flux d'air circulant dans ces circuits étant éventuellement au moins partiellement forcé par un dispositif actif de mise en circulation et traversant, le cas échéant, un dispositif d'échange thermique tel qu'un puits canadien ou analogue.
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