CA2012886C - Fenetre chauffante - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une fenêtre chauffante à effet pariéto-dynamique. L'ouvrant d'une fenêtre traditionnelle (22) est équipé d'un survitrage intérieur chauffant (9, 10). L'air (24, 25) circule entre le vitrage de l'ouvrant et le survitrage. Il pénètre de l'extérieur par des ouvertures en partie basse de l'ouvrant pour ressortir vers l'intérieur du local en partie haute.

Description

2~ 128 8 6 FENETRE CHAUFFANTE
L'invention concerne une fenëtre comportant un vitrage intérieur et un vitrage extérieur entre lesquels circule de l'air, le vitrage intérieur étant chauffant.
Les parois vitrées d'un bâtiment, les fenêtres en particulier sont souvent considérées comme des composants qui permettent, en hiver, la fuite des calories, leur coefficient de déperdition thermique K est en effet, supé-rieur à celui des autres parois. Ces parois sont, en géné-ral, des parois froides. Cette caractéristique entraîne une autre conséquence . un certain inconfort pour les personnes qui séjournent au voisinage des baies vitrées. Elles sont ainsi dissuadées d'y prolonger leur séjour, il s'ensuit que les surfaces des bureaux ou des logements situées au voi-Binage des vitrages sont peu utilisées d'où une perte de l'espace réellement utilisable.
Des moyens traditionnels sont couramment utilisés pour améliorer les choses . l'utilisation de vitrages isolants pour les parties vitrées et de profilés à rupture thermique pour leurs encadrements. Mais ces moyens ont leurs limites et une technique toute différente a été proposée, l'appli-cation d'un système d'isolation dite "pariéto-dynamique"
aux parois vitrées. Dans ce système l'air de renouvellement prélevé à l'extérieur du local circule à l'intérieur même de la paroi vitrée avant d'être introduit dans la piëce ce qui limite les déperditions puisque cet air pénètre dans le local après avoir été préchauffé par son passage à l'inté-rieur de la paroi.
Cependant on a souhaité encore améliorer ce système en le combinant avec un moyen de chauffage, c'est pourquoi on a proposé, en particulier dans le dépôt de brevet EP 165 287 d'équiper une telle paroi vitrée à circulation d'air, d'un vitrage chauffant dirigé vers l'intérieur de la pièce.
L'effet de paroi froide qui persistait a ainsi pu être corrigé à son tour et on a même envisagé de supprimer tout autre équipement de chauffage de la pièce concernée, c'est le cas en particulier dans le brevet US 4 641 466 et dans le document de brevet canadien 2,001,598 * qui proposent d'améliorer le rendement énergétique du système en limitant les échanges par rayonnement entre le vitrage chauffant et la paroi vitrée externe.
Sur le plan de la mise en oeuvre des modèles de fenê
tre ont été proposés. On trouve par exemple dans le dépôt p de brevet français FR 2 611 029 un systëme de double ou triple fenêtre en bois qui incorpore les différentes fonc-tions précédentes. On décrit dans ce document un système de dormant et d'ouvrant conçus spécialement pour ce type d'applications. Tout en étant bien adapté au problême technique à résoudre, ce type de fenêtre est forcément trës cher. En effet, les solutions retenues sont compliquées et nécessitent des profilés de grande section, utilisant des quantités de matière importantes. Par ailleurs, ces fenê-tres et donc, les profilés qui les constituent sont spé-cialisées et réservées exclusivement à cet usage particu-lier et relativement limité. Les séries sont donc courtes et le prix en est, en conséquence, élevé.
L'invention se donne pour tâche de proposer un système permettant de transformer des fenêtres traditionnelles en fenêtres chauffantes à isolation pariéto-dynamique.
Pour cela, l'invention propose d'équiper une fenêtre traditionnelle d'un survitrage intérieur chauffant. Le chauffage est avantageusement fourni par une résistance électrique se trouvant sur la surface transparente du *Publi~e le 27 avril 1990.

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3 survitrage.
Dans une variante, c'est une couche transparente con-ductrice qui constitue la résistance chauffante, par exem-ple, une couche d'un oxyde métallique semi-conducteur.
Celle-ci est d'ailleurs avantageusement en contact avec la lame d'air.
Quant à l'effet pariéto-dynamique, il peut être obtenu selon l'invention en équipant les traverses basse et haute des ouvrants d'ouvertures qui permettent à l'air extérieur d'entrer en partie basse dans l'espace pariétal pour être expulsé en partie haute vers l'intérieur du local. La dé-pression à l'intérieur du local est, quant â elle, produite par des systèmes indépendants.
Une caractéristique de l'invention prévoit également que lorsque le survitrage est ouvert, l'alimentation élec trique de son chauffage soit coupée automatiquement.
Les couches équipant le vitrage chauffant sont une ou plusieurs des couches appartenant soit au groupe des cou-ches pyrolysées à partir de poudres et comprenant les cou-ches d'oxyde d'étain dopé au fluor et les couches d'oxyde d'indium dopé à l'étain, soit au groupe des couches sous vide obtenues par pulvérisation cathodique d'un métal con-ducteur entre couches diélectriques transparentes.
Les figures qui suivent permettront de comprendre le fonctionnement de l'invention. Elles présentent successi-vement .
- la figure 1, une fenêtre en plastique conforme à
l'invention en coupe verticale, - la figure 2, un vitrage chauffant, ~0 - la figure 3, une autre fenêtre constituée de profilés en matiëre plastique également en coupe verticale - et la figure 4, la même fenêtre en coupe horizontale La figure 1 représente une fenêtre en chlorure de polyvinyle (PVC) conforme à l'invention.
Elle est composée d'un châssis dormant réalisé en profilés 1 fixés dans l' ouverture du mur non représentée.
Les techniques de fixation sont les techniques habituelles.
Ce châssis dormant est équipé de joints en élastomère 2 sur ~~1~.2~8~

4 lesquels vient en appui le châssis ouvrant 3. Celui-ci est composé des mêmes profilés sur ses quatre côtés. I1 com-porte sur toute sa périphérie des joints en élastomère 4 qui s'appuient à la périphérie du cadre dormant.
De manière classique, le châssis ouvrant est équipé
d'un vitrage 5 posé sur des cales 6, il est maintenu en place entre des joints en élastomère 7 à l'aide de la pareclose 8 qui vient s'emboîter dans des logements ad hoc.
Les fenêtres ainsi constituées sont des fenêtres tra ditionnelles et la majorité des fenêtres de ce type sont posées telles qu'elles ont été décrites jusqu'à présent.
Seule une petite minorité seront équipées pour constituer des fenêtres selon l'invention.
Cette invention comprend trois moyens qui sont suc cessivement . la pose d'un survitrage intérieur, la circu lation d'air pariéto-dynamique puis, enfin, l'équipement du survitrage en vitrage chauffant.
Le survitrage est représenté figure 1, il est consti tué d'un profilé 9, métallique ou de préférence en matériau isolant, ce profilé enchasse un vitrage 10 par l'intermé
diaire d' un profilé en élastomère 11. Le profilé constitue un cadre.soudé, collé, ou assemblé mécaniquement dans les angles. I1 est monté à l'aide de charnières non représen-tées sur la figure et qui lui permettent de pivoter autour d'un axe vertical, de même, sur le montant opposé â celui qui supporte les charniêres un système de verrouillage classique est installé. La conjugaison des charnières et des verrous permet d'exercer une pression sur les joints en élastomère 12 et d'assurer une bonne étanchéité entre l'ouvrant de la fenêtre et le cadre du survitrage.
La circulation d'air entre les deux parois 5 et 10, nécessite un canal d'entrée, un canal de sortie et une différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur du local. Les orifices sont réalisés par perçage et fraisage 3 5 au travers des prof filés de l' ouvrant de la fenêtre . Cette opération nécessite un soin particulier, en effet la sec-tion des ouvertures doit être suffisante étant donné d'une part la dépression existant dans le local, le volume du local, le taux de renouvellement d'air souhaitë - par

5 exemple, un demi-volume par heure - le nombre de fenêtres conformes à l'invention que comporte le local et la perte de charge dans chacune d'elles pour permettre le renouvel-lement approprié.
La position des perçages au travers des différentes parois des profilés doit permettre de conserver à ceux-ci leurs caractéristiques mécaniques. Sur la figure 1, on a représenté les ouvertures exclusivement dans les traverses de l'ouvrant, en 13 pour le passage de l'extérieur dans le profilé, en 14 pour l'introduction dans l'espace pariétal, en 15 pour la sortie de cet espace vers le profilé, en 16 pour la traversée horizontale de celui-ci et en 17 pour le retour vers l'intérieur du local. Sur la figure toutes ces ouvertures sont représentées dans un même plan vertical. En réalité, seule l'ouverture 14 doit avoir une position et une forme précises, il s'agit d'une fente qui occupe l'es-sentiel de la largeur du survitrage. En partie haute, le positionnement de l'ouverture 15 est moins rigoureux car l'air chaud s'accumule dans cette zone, quel que soit l'endroit où il sort. De même, les entrées d'air extérieur 13, les traversées horizontales 16 ou les issues vers l'intérieur 17 peuvent contrairement à ce qui est repré-senté figure 1, être situées n'importe où sur la surface du cadre ouvrant, éventuellement sur les montants, l'essentiel est de disposer de sections suffisantes et de garder aux profilês leur tenue mécanique.
Pour faire circuler l'air, il faut évidemment qu'un gradient de pression existe entre l'extérieur et l'inté-rieur du local. On peut comme dans les documents US 4 641 466 ou FR 2 611 029, intégrer la ventilation qui crée la suppression interne au bloc fenêtre mais il est êgalement possible et en général meilleur marché d'utiliser un sys-tème de ventilation mécanique contrôlée pour l'ensemble du logement (ou du local quel qu'il soit). La section totale ~5 des ouvertures à chacun des différents niveaux pour l'en-semble des fenêtres doit avoir une surface supérieure à la section du système de ventilation. La réalisation pratique de ces ouvertures ne demande aucune technique particulière, elle pourrait même - dans le cas d'aménagement de fenêtres ~û 128 8 6

6 existantes - s'effectuer sur le chantier aprês démontage des ouvrants.
Le dernier élément du système proposé par l'invention est le vitrage chauffant, il est installé en 10 dans le cadre du survitrage 9.
La figure 2 montre en détail la constitution d'un exemple de vitrage chauffant.
On voit en 10 une plaque de verre silico-sodo-calcique trempé thermiquementt il est recouvert d'une couche trans parente conductrice 18 obtenue par exemple par le procédé dé
crit dans le brevet EP 125 153, il s'agit alors d'une cou-che d'oxyde d'étain dopée au fluor avec une résistance su-perficielle de, par exemple, 50 ohms par carré.
Sur la couche, parallèlement aux grands ou aux petits côtés du rectangle constitué par le vitrage, on a déposé
des bandes d'amenée de courant 19 constituées d'un émail conducteur par exemple à base d'argent déposé par sérigr aphie avant trempe.
Sur ces amenées de courant on vient classiquement souder des conducteurs électriques non représentés. Le vi trage de la figure 2 est dénué de couche en 20, le long de ses bords. Ceci facilite les problèmes d'isolation élec trique mais ce n'est pas indispensable, on peut avoir aussi bien la couche sur toute la surface du vitrage, la nature du joint périphérique (11, figure 1) et les précautions de montage garantissant alors une bonne isolation électrique.
Mais à la place du vitrage chauffant de la figure 2, tout autre type de vitrage équipé de résistances placées sur sa surface peut convenir. On pourrait par exemple dis poser par sérigraphie d'une pâte d'argent, des conducteurs discrets sur la surface d'un verre ou, autre exemple, uti liser une couche continue transparente d'argent déposée par pulvérisation cathodique et protégée par intégration dans un vitrage feuilleté dont l'intercalaire est en polyvinyle butyral.
L'alimentation électrique du vitrage chauffant se fait de manière traditionnelle. En général, la résistance élec-trique de chaque élément de vitrage chauffant est une donnée car pour des raisons de coût on produit le vitrage à

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7 couche en quantités importantes et en général par éléments unitaires de grande surface pour seulement, dans un deuxième temps, le découper, déposer les bandes d'amenëe de courant et enfin le tremper. On ne peut alors ajuster la résistance de chaque élément . elle est déterminée par la résistance surfacique de départ et par les dimensions de l'élément. Mais d'un autre côté, il faut pouvoir adapter la puissance électrique maximum à injecter dans le vitrage chauffant aux besoins. C'est fondamental, en particulier si les fenêtres selon l'invention constituent l'unique système de chauffage du local . il faut que par les froids les plus intenses, l'apport de calories satisfasse aux normes et assure le confort aux occupants. C'est donc la tension électrique d'alimentation qui permettra d'assurer cette puissance nominale nécessaire. Mais l'on voit que, dans ces conditions, on peut être amené à installer une tension d'alimentation élevée et supérieure à celles avec lesquel-les le corps humain peut entrer en contact sans danger.
C'est pourquoi, dans ce cas, le survitrage, si sa surface conductrice est apparente, devra être équipé de systèmes de sécurité qui coupent automatiquement l'alimentation dès que l'ouverture du survitrage se produit. Un tel système a par exemple été proposé dans le brevet français FR 2 180 433.
Le survitrage est par ailleurs équipé de systèmes de régulation classiques qui permettent d'ajuster sa tempéra ture aux besoins instantanés.
La figure 3 présente la section verticale d'un autre type de fenétre, également en PVC. I~e dormant 21 est fixé
dans l'ouverture du mur non représentée et l'ouvrant 22 s'appuie par l'intermédiaire du joint 23 en élastomère sur le dormant, le survitrage 9, 10 est identique à celui de la figure 1. On voit également sur la figure les entrées d'air en partie basse et les orifices successifs de sortie qui permettent à l'air de sortir de l'espace entre les vitrages après avoir circulé dans la paroi. La flèche 24 représente symboliquement le passage de l'air froid en partie basse et la flèche 25, la sortie de l'air chaud en partie haute.
Comme c' était le cas sur la figure 1, on a reprësenté
les ouvertures ménagées dans les parois des profilés pour

8 le passage de l'air, toutes dans un méme plan vertical mais en réalité, à l'exception de la quatriême ouverture basse (dans l'ordre de passage de l'air) qui doit occuper toute la largeur du survitrage et de la première ouverture haute gui occupera avantageusement au moins la moitié de la lar-geur (de préférence sur les bords extérieurs) la position des ouvertures importe peu pourvu que leur section, compte-tenu des pertes de charges, soit suffisante (la re-marque précédente, valable pour des profilés en plastique ou en aluminium ne s'applique évidemment pas aux fenêtres en bois ou à base de matières plastiques en masses ou en mousses. I1 faudrait, dans ce cas, une continuité des per-çages de manière à constituer un canal).
Sur la figure 4 on a représenté le profilé ouvrant 22 d'une fenêtre identique à celle de la figure 3 mais selon une section horizontale qui permet de voir comment les survitrages 9, 10 peuvent étre fixés sur les profilés ou vrants 22, on voit en particulier une charnière 26 et un verrou 27.
La mise en oeuvre de la fenêtre selon l'invention peut se faire de trois manières différentes selon qu'il s'agit d'une construction neuve,- de la rénovation d'une fenêtre ou de l'adaptation d'une fenêtre déjà installée. Dans les trois cas des études préliminaires auront montré selon le type de fenêtre et la nature de ses matériaux, bois, alu-minium, PVC... la manière la mieux adaptée pour effectuer les perçages des entrées et sorties d'air. Celles-ci seront réalisées sur les ouvrants sur lesquels sera également ef-fectuée l'installation des survitrages, les branchements seront préparés aussi bien sur les ouvrants - en atelier en général - que dans le local lui-même, sur le chantier, en ce qui concerne le dormant de la fenêtre. Le raccordement ouvrant-dormant s'effectuant au dernier moment.
Les avantages du système selon l'invention sont pra tiques et économiques. Sur le plan pratique, les métiers du bâtiment sont très traditionnels et les usages d'une région sont très différents de ceux d' une autre. L' action commer ciale nécessaire à l'introduction sur le marché d'un pro duit complétement nouveau est longue et chère. C'est ~a 128 8 fi pourquoi un système où l'on propose d'ajouter des fonctions nouvelles (amélioration de l'isolation, renouvellement d'air et chauffage) à un système de fenêtre déjà accepté
est très avantageux si on le compare au lancement d'un système multi-fonctions complètement nouveau.
Les avantages économiques quant à eux ont déjà été
évoqués, on utilise ici les composants les plus simples possible et par ailleurs, tant la fenêtre que le survitrage bénéficient des coûts d'une fabrication en grande série 20 puisqu'ils se vendent l'un et l'autre, indépendamment, chacun sur son marché . d'une part, le marché des fenêtres neuves ou de rénovation et de l'autre, le marché des sur-vitrages.

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Claims (11)

1. Fenêtre composée d'un cadre dormant et d'un ouvrant équipé d'un survitrage intérieur définissant un espace et d'entrées et de sorties d'air permettant la circulation d'air extérieur dans cet espace, l'air circulant dans ledit espace entre en provenance de l'extérieur par les entrées d'air et sort vers l'intérieur par les sorties d'air, caractérisée en ce que le survitrage est équipé d'une résistance chauffante.

2. Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résistance chauffante se trouve sur une surface transparente du survitrage.

3. Fenêtre selon la revendication 2, caractérisée en ce que le survitrage a un vitrage équipé d'une couche transparente conductrice.

4. Fenêtre selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche transparente est constituée d'un oxyde métallique semi-conducteur.

5. Fenêtre selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la résistance chauffante est au contact d'une lame d'air.

6. Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les entrées et les sorties de l'air circulant dans l'ouvrant sont prévues dans une traverse basse et dans une traverse haute de l'ouvrant portant un vitrage extérieur.

7. Fenêtre selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'air circulant dans une paroi entre en provenance de l'extérieur en partie basse et sort vers l'intérieur en partie haute.

8. Fenêtre selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une dépression règne à l'intérieur d'un local pour provoquer la circulation de l'air, la dépression étant produite par des moyens indépendants de la fenêtre.

9. Fenêtre selon la revendication 7 et la revendication 8, caractérisée en ce que les entrées et les sorties ont des sections de passages d'air ayant une surface supérieure à celle d'un orifice d'aspiration provoquant la dépression à l'intérieur du local.

10. Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que lorsque le survitrage est ouvert, son alimentation électrique est déconnectée.

11. Fenêtre selon la revendication 3 dans laquelle la couche conductrice est constituée par une ou plusieurs des couches appartenant au groupe des couches pyrolysées à partir de poudres et comprenant l'oxyde d'étain dopé au fluor ou l'oxyde d'indium dopé à l'étain ou au groupe des couches sous vide obtenues par pulvérisation cathodique d'un métal conducteur entre couches diélectriques transparentes.