Espace habitable et procédé de régulation thermique dudit espace habitable.

La présente invention se rapporte au domaine général de la construction notamment des bâtiments, immeubles ou autres espaces habitables. Plus précisément, elle concerne un espace habitable comportant au moins une pièce habitable délimitée par un plancher, une voûte et un mur périphérique sensiblement vertical reliant le plancher et la voûte, ladite pièce étant pourvue d'au moins une ouverture d'accès et de moyens de régulation thermique. L'invention a trait à la conception, tant sur le plan structurel que sur le plan fonctionnel de cet espace habitable, ainsi que sa gestion quotidienne pour réduire la consommation d'énergie d'une part et pour augmenter le confort de ses occupants d'autre part.

Dans les climats continentaux, il devient de plus en plus courant d'équiper la pièce ou l'espace habitable d'un système de climatisation pour les périodes chaudes, et de moyens de chauffage pour les périodes froides.

Les constructions actuelles sont cependant conçues de telle sorte qu'elles favorisent les performances des bâtiments soit en hiver, soit en été. Ainsi, pour améliorer les performances, sur le plan de la consommation énergétique, on module le plus souvent la température de l'air par le chauffage en hiver et par une climatisation en été. A l'aune des connaissances actuelles, les concepteurs de bâtiments ou d'espaces habitables semblent toujours confrontés à une impossibilité technique d'arriver, par l'emploi d'une seule réponse technique, aux mêmes performances tant en été qu'en hiver. A titre d'exemple, on peut noter l'effet de l'ensoleillement qui est recherché en hiver, mais qui représente un inconvénient en été. Un bâtiment pourrait ainsi constituer un "four" en été et n'offrirait alors pas de confort à ses occupants. C e qui apparaît comme un avantage en hiver doit être compensé par d'autres dispositifs, antagonistes, du type climatiseurs, en été. Chaque problème est réglé dans l'art antérieur par des moyens ou des dispositifs spécifiques et distincts, mais un confort optimal tant en été qu'en hiver n'est que rarement atteint.

La présente invention a pour but d'obtenir un espace habitable dans lequel l'occupant éprouve des sensations de confort avec des performances optimales tant en été qu'en hiver. Cet objectif doit être atteint même et surtout dans des climats connaissant de grandes amplitudes de température et des variations météorologiques fortes. L'invention est en particulier tout a fait adaptée aux dérèglements climatiques que certains prévoient dans le futur.

Un autre but de la présente invention est de réduire substantiellement la consommation énergétique de tels espaces habitables ou bâtiments.

Un but complémentaire est enfin de réaliser de tels espaces habitables ou bâtiments en évitant d'utiliser des matériaux ou des technologies engendrant des coûts de fabrication trop élevés.

Les buts assignés à la présente invention sont atteints au moyen d'un espace habitable dont la voûte, le plancher et le mur périphérique forment un seul bloc intégrant au moins une partie des moyens de régulation thermique, le bloc étant associé à des moyens réalisant une rupture de pont thermique entre ledit bloc et ses appuis et dont la pièce habitable est englobée dans un espace plus vaste délimité par une enveloppe extérieure à faible déperditions thermiques. L'invention permet ainsi de résoudre les problèmes antagonistes que l'on retrouve dans les bâtiments de l'art antérieur. Par problèmes antagonistes, il convient d'entendre des problèmes dont la résolution de l'un augmente les effets négatifs du second, éloignant ainsi de la résolution de ce second problème.

Par plancher, il convient d'entendre tout type de support sur lequel sont disposés les éléments de la pièce et sur lequel se déplacent les personnes occupant la pièce habitable, ledit plancher pouvant être qualifié communément de sol. Par voûte il convient d'entendre une dalle haute de la pièce.

De préférence, le bloc est réalisé en béton armé et comporte un revêtement isolant sur sa face externe, participant de plus à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc vers l'intérieur de la pièce. Le béton armé est par exemple teinté avec une couleur chaude et claire. Selon une possibilité, au moins une partie du bloc intègre des tubes de circulation d'eau dont la température est contrôlée et modulée par les moyens de régulation thermique de manière à porter le bloc à une température sensiblement uniforme et constante T _c , par exemple comprise entre 23°C et 26°C, constituant ainsi un corps de chauffe inertiel rayonnant à basse température. Le choix de la température T _c est indépendant de la température extérieure.

Les moyens de régulation thermique comportent également, de préférence, des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température T _c sensiblement constante. La pièce et l'enveloppe extérieure peuvent, suivant un mode de réalisation de l'invention, comporter chacune au moins une surface vitrée pour éclairer ta pièce avec la lumière naturelle.

La surface vitrée de l'enveloppe extérieure comporte alors de préférence un triple vitrage et le restant de l'enveloppe extérieure comporte une isolation

thermique renforcée, permettant à l'espace habitable complet ou au bâtiment complet d'atteindre un Ubat maximal de 0,30 W/m ² k, définissant l'objectif de performance thermique global de l'espace habitable ou du bâtiment.

Selon une configuration possible, le bloc est entouré de locaux annexes partiellement délimités par l'enveloppe extérieure et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur et le bloc.

Dans un exemple de réalisation, l'espace habitable comporte des moyens de renouvellement de l'air du bloc du type ventilation à double flux avec échangeur, récupérateur de calories. Les moyens de renouvellement de l'air sont par exemple associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf admis dans le bloc. Les moyens pour ajuster la température de l'air neuf sont indépendants des moyens de régulation thermique du bloc. On peut par exemple utiliser un puits canadien pour prétempérer l'air neuf.

On peut ainsi optimiser la température de l'air neuf introduit dans la pièce habitable.

A titre d'exemple non limitatif, la température de l'air T _A circulant dans le bloc est de 18°C en hiver et de 28 ⁰ C en été. On arrive alors à une réduction substantielle de la consommation d'énergie tout en garantissant une sensation de confort optimale pour les occupants tant en hiver qu'en été. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur.

Les faces internes du bloc peuvent par ailleurs être traitées de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille. Pour parfaire le confort d'habitation, le bloc peut en outre comporter des moyens de correction acoustique. Les moyens de correction acoustique peuvent par exemple être réalisés avec des perforations traversantes, ménagées dans la voûte et recouvertes d'une matière absorbante.

Les buts assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide d'un procédé de régulation thermique d'un tel espace habitable, consistant à :

- porter la température du bloc à la température T _c ,

- maintenir la température T _c sensiblement constante en pilotant les moyens de régulation thermique,

- contrôler la température T _c , - faire circuler et renouveler l'air du bloc,

- utiliser de l'air neuf admis dans le bloc à une température T _A différente de T _c ,

- et utiliser l'air neuf à une température T _A > T _c et T _A < T _c respectivement en été et en hiver.

On peut ainsi utiliser des différences de température, même importantes, entre l'air neuf et la température T _c sans altérer la sensation de confort des occupants. On n'agit plus à titre principal sur la température de l'air neuf, tout en générant des sensations de confort et des économies d'énergie, ce qui est aussi remarquable qu'inattendu.

De préférence, on prétempère alors l'air neuf avant son introduction dans le bloc. Cette étape consiste par exemple à faire passer l'air neuf dans un puits canadien.

Selon un exemple de mise en œuvre du procédé de régulation thermique, on utilise des sondes de température disposées dans le mur, le plancher et la voûte.

Ensuite, le procédé de régulation thermique consiste à utiliser les valeurs lues par les sondes pour piloter en fonction desdites valeurs une vanne trois voies motorisée, laquelle agit sur une circulation d'eau dans le bloc pour maintenir la température T ₀ sensiblement constante.

La présente invention concerne également un bâtiment comportant au moins un espace habitable tel que décrit ci-dessus et / ou mettant en œuvre un procédé de régulation thermique tel que décrit ci-dessus.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront également de la description détaillée figurant ci-après, donnée à titre d'exemple non limitative en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'un exemple de réalisation d'un espace habitable conforme à l'invention ;

- et la figure 2 est un autre exemple de réalisation d'un espace habitable conforme à l'invention, représenté schématiquement en coupe.

La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un espace habitable conforme à l'invention. Cet espace comporte une pièce (1) délimitée par un plancher (2), une voûte (3) et un mur périphérique (4) sensiblement vertical reliant ledit plancher (2) à ladite voûte (3). La voûte (3), le plancher (2) et le mur périphérique (4) forment un seul bloc (5).

Ce dernier est réalisé en béton armé. La pièce habitable (1 ) et par conséquent le bloc (5) sont englobés dans un espace plus vaste (6a) délimité par une enveloppe extérieure (6) à faible déperdition thermique. L'enveloppe extérieure (6) ainsi que le bloc (5) reposent sur le sol (7) par l'intermédiaire de fondations (8). Des moyens de rupture des ponts thermiques (8a) s'intercalent entre le bloc (5) et des fondations (8) correspondantes.

Des tubes de circulation d'eau (9) sont intégrés dans le bloc (5) de manière à porter ledit bloc (5) à une température sensiblement constante T _c , cette

dernière étant par exemple comprise entre 23 et 26 ⁰ C. Les moyens de régulation thermique déterminent la température de l'eau circulant dans les tubes de circulation (9). Le bloc (5) constitue ainsi un corps de chauffe inertiel rayonnant à basse température. Le bloc (5) comporte également un revêtement isolant (10) sur sa face externe, participant de plus à concentrer le rayonnement infrarouge émis par ledit bloc (5) vers l'intérieur de la pièce habitable (1). Le rayonnement thermique émis par le bloc (5) dans la pièce habitable (1) est référencé par les flèches R.

La pièce (1) comporte également des moyens de renouvellement d'air (11 , 12) du type ventilation à double flux avec échangeur / récupérateur de calories

(13). L'air neuf admis dans l'espace habitable (1 ) est ainsi schématisé par ta flèche E et l'air vicié expulsé dudit espace habitable est schématisé par la flèche

S. On peut ainsi prétempérer l'air neuf avant son introduction dans le bloc (5). Il est également possible de prétempérer l'air neuf par l'intermédiaire d'un puits canadien (14) associé à un échangeur thermique (13) tel que cela est représenté par exemple à la figure 2.

A titre d'exemple, les moyens de régulation thermique sont associés à des moyens pour prétempérer l'air neuf à une température T _A comprise entre 18 ⁰ C et 28°C. Plus précisément, la température T _A est égale à 18°C en hiver et à 28°C en été. Les moyens de régulation thermique sont utilisés avec une source d'énergie du type géothermie réversible avec pompe à chaleur.

D'autres sources d'énergie sont également envisageables sans sortir du cadre de la présente invention.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la pièce habitable (1 ) et l'enveloppe extérieure (6) comportent au moins une surface vitrée (15) pour éclairer la pièce habitable (1) avec de la lumière naturelle. La surface vitrée (15) de l'enveloppe extérieure (6) comporte par exemple un triple vitrage.

Le restant de l'enveloppe extérieure (6) comporte de préférence une isolation thermique renforcée permettant d'atteindre des propriétés thermiques générant un Ubat maximal de 0,30 W/m ² k. L'Ubat, obtenu par calcul, permet de qualifier l'objectif de performance thermique global d'un bâtiment.

Les faces internes du bloc (5) sont traitées par exemple de manière alimentaire par l'application d'une cire d'abeille. Le bloc (5) est par ailleurs réalisé avec du béton armé teinté avec une couleur chaude et claire. Les moyens de régulation thermique comportent des moyens de pilotage automatique pour maintenir la température T _c sensiblement constante. Ces moyens de pilotage automatique sont gérés par un logiciel adéquat.

Selon l'exemple de réalisation représenté à la figure 2, le bloc (5) est entouré de locaux annexes (16, 17) partiellement délimités par l'enveloppe

extérieure (6) et réalisant une zone tampon entre le milieu extérieur (18) et le bloc (5). Les locaux annexes (16, 17) sont par exemple pourvus de fenêtres

(19).

Le bloc (5) comporte également des moyens de correction acoustique non représentés aux figures. Ces derniers sont constitués par exemple de perforations traversantes ménagées dans la voûte (3) et recouvertes avec une matière absorbante.

L'espace habitable (1 ) représenté à la figure 2 est également pourvu d'un conduit d'extraction (20) et d'un moyen de ventilation (21 ) permettant d'accélérer l'extraction d'air vicié de la pièce habitable (1 ) notamment en été. On peut ainsi, avec une ventilation naturelle nocturne, surventiler l'espace habitable

(1), notamment en été.

Le procédé de régulation thermique conforme à l'invention est mis en œuvre à l'aide de sondes de température, non représentées, disposées dans le mur (4), le plancher (2) et dans la voûte (3). Le procédé de régulation thermique consiste à utiliser les valeurs lues par les sondes de température pour piloter en fonction de ces valeurs une vanne trois voies motorisée (non représentée). On agit ainsi sur une circulation d'eau dans le bloc (5) par l'intermédiaire des tubes de circulation (9) pour maintenir la température T _c sensiblement constante. La source d'énergie et les moyens de régulation thermique permettent de modifier la température de l'eau circulant dans les tubes de circulation (9).

Le procédé de régulation thermique conforme à l'invention consiste, dans un premier temps, à porter la température du bloc (5) à une valeur T _c . Cette dernière est maintenue sensiblement constante et uniforme dans le bloc (5) par pilotage adéquat des moyens de régulation thermique. Le procédé consiste ensuite à contrôler régulièrement ou périodiquement la température T _c .

Une étape complémentaire du procédé conforme à l'invention consiste à faire circuler et renouveler l'air du bloc (5) en utilisant de l'air neuf à une température T _A différente de la température T _c . Le procédé consiste enfin à utiliser l'air neuf à une température T _A supérieure à T _c en été et avec une température T _A inférieure à T _c en hiver.

A titre d'exemple, la température T _A est égale à 18 ⁰ C en hiver et à 28°C en été, tandis que la température T _c est par exemple égale à 24°C. L'air neuf admis dans le bloc (5) peut par ailleurs être prétempéré. Les caractéristiques structurelles de l'espace habitable conforme à l'invention, particulièrement simples, permettent ainsi de mettre en œuvre un procédé de régulation thermique remarquable en matière de performances. On obtient effectivement une consommation d'énergie substantiellement réduite

par rapport aux bâtiments connus ainsi qu'une sensation de confort pour ses occupants inégalées à ce jour pour une consommation énergétique aussi faible. Avec un espace habitable conforme à l'invention, on peut utiliser un air considéré comme trop chaud ou trop froid dans les bâtiments existants, sans nuire à la sensation de confort des occupants.