Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La presente invention a pour objet un nouveau
type de maison d'habitation dont la forme generale et l'o-
rientation des pièces sont specialement consues pour capter
le maximum d'energie solaire.
Dans les maisons d'habitation de forme convention-
nelle c'est-a-dire de forme carree ou rectangulaire, ou de
forme composee de carres et de rectangles adjacents, on
sait que au maximum deux côtes sur quatre, c'est-à-dire
au maximum 50% des côtes, sont exposes au rayon du soleil.
On sait egalement que même sous cette exposition maximum
de 50~, lesdits côtes reçoivent generalement les rayons
solaires de biais. En fait, pour que les rayons solaires
frappent un mur de face, il faut qu'un seul côte soit
expose ce qui correspond à une exposition pratique de 25%
de la totalite des murs de la maison. Il est donc bien
evident que la forme conventionnelle donnee aux maisons
d'habitation n'est pas la plus appropriee aussi bien pour
le captage actif que pour le captage passif de l'energie
solaire.
La presente invention a pour objet un nouveau
type de maison d'habitation dont la forme et l'orientation
des pièces sont spécialement choisis pour ameliorer subtan-
tiellement le captage passif et le cas écheant actif d'e-
nergie solaire.
Plus precisement, la presente invention a pour
objet une maison d'habitation comprenant un toit, des murs
exterieurs et des murs interieurs definissant ensemble des
pièces d'habitation, et des ouvertures constituees par au
moins une porte et des fenêtres, caracterisee en ce que:
a) lorsque vus de dessus, les murs exterieurs de
la maison dessinent ensemble une surface en forme de moitie
de polygone à au moins six côtes, ladite surface s'inscrivant
dans un demi-cercle dont la diagonale formant la base est orientee du
côte oppose au soleil de fason à ce que l'ense~ble de la fasade
polygonale soit exposé au soleil;
b) le mur extérieur s'étendant le long de la
diagonale formant la base du demi-cercle est plat et est
pourvu d'une seule ouverture au maximum;
c) les pièces d'habitation sont chacune pourvues
d'au moins une ouverture et sont disposées les unes a côté
des autres sur tout le long de la façade semi-polygonale
exposée au soleil; et
d) les murs interieurs séparant entre eux les
diverses pieces d'habitation adjacentes et, de préférence,
le toit sont porteurs et faits en béton.
Tel que précédemment indi~ué, le mur extérieur
dispose du côté oppose au soleil de la maison d'habitation
selon l'invention, ce côté étant pour une maison située dans
l'hémisphere nord du globe terrestre le côté nord, est un
mur aveugle, ne comprenant aucune ouverture créant une
interruption du voile isolant thermique et pouvant ainsi
conduire a des pertes de chaleur soit en fonction des maté-
riaux utilisés pour fermer cette ouverture, soit pendant
l'opération de ladite ouverture (ouverture de la porte ou
des fenêtres selon le casl. De plus, ce mur est completement
plat pour offrir le moins de relief possible aux intempéries.
Les autres murs extérieurs de la maison d'habita-
tion selon l'invention sont, par contre, exposés au soleil
progressivement de 50% minimum au lever ou au coucher du
soleil a 100% maximum lors~ue le soleil est en haut de sa
trajectoire. Du fait que chacune des pièces d'habitation
est pourvue d'au moins une ouverture disposée du côté de
la maison en permanence orienté au soleil, les murs inté-
rieurs de la maison séparant les pieces entre elles sonttoujours exposés de biais ou de face au rayon solaire, ceci
favorisant le captage dit passif de l'énergi~ solaire.
Comme chacun sait, il est d'usage courant d'utili-
ser un matériau, généralement du béton, pour la fabrication
des murs porteurs et un autre matériau plus léger pour
~l2~2~
séparer les pièces les unes des autres, le second matériau
plus léger étant habituellement du gypse monté sur une
ossature de bois ou de métal. Il est également d'usage
courant d'utiliser un autre matériau pour la construction
des planchers, cet autre matérlau étant habituellement des
poutres de bois disposées horizontalement.
Selon la presente invention, les murs interieurs
séparant entre elles les diverses pièces d'habitation
adjacentes sont avantageusement faits en béton plein, pour
améliorer leur capacité d'absorption de l'énergie solaire
lorsqu'ils sont exposés au soleil.
Du fait que ces murs de séparation sont faits en
béton, ils peuvent être construits de façon à etre porteurs
contrairement à l'usage courant où les murs de séparation
; des pièces ne sont pratiquement jamais utilisés comme
murs porteurs.
Selon un mode particulier de réalisation de
l'invention,les murs intérieurs séparant les pieces adjacen-
tes les unes des autres sont avantageusement disposés de
façon a s'étendre comme des médianes perpendiculairement
aux façades des murs exterieurs. Ceci a comme résultat de
donner à chaque pièce d'habitation deux angles droits et
trois angles obtus, d'ou une excellente habitabilité.
Le fait que la séparation entre les diverses pieces
d'un même appartement soit effectuee a l'aide de murs de beton
plein a en outre l'avantage de donner a l'ensemble de l'ap-
partement une excellente isolation phonique. Les murs de
5eparation du c8te de la circulation, c'est-a-dire du côte
oppose aux fenêtres peuvent par contre être à ossature legère
3C de metal remplie de laine minérale et finie de panneaux de
gypse sur les deux faces.
Avantageusement, les murs extérieurs et le toit
sont recouverts d'une enveloppe isolante de facon a assurer
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~2~%~
une bonne isolation thermique de la maison. Cette isolation
thermique peut inclure le volume habitable lui-meme ainsi
que les elements de l'enveloppe de ce volume, c'est-a-dire
le~ parois verticales et horizontales exterieures, pour constituer
une enveloppe chaude continue. Le recouvrement du toit est
de preEerence constitue par une dalle dite flottante,
laquelle dalle est faite en béton coule sur une couche
isolante posee sur la surface du toit. Ce systeme de
double dalle constitue par, d'une part, le toit qui est
maintenu chaud et, d'autre part, la dalle flottante qui
est froide de par son contact permanent avec l'exterieur,
est tout particulierement avantageux dans la mesure ou il
assure une retention de la neige sur la toiture plate de
la maison, la neige agissant alors comme coussin thermique.
De par son orientation particuliere, la maison
d'habitation selon l'invention est capable de capter de
façon passive le maximum d'energie solaire aussi bien a
l'exterieur qu'à l'interieur où les rayons solaires peuvent
aisement passer par les ouvertures prevues dans les murs
exterieurs sauf du cote nord. Afïn d'augmenter au maximum
son efficacite thermique, la maison selon l'invention peut
être équipée de panneaux solaires pour capter de façon
active l'energie solaire, cette energie pouvant être uti-
lisee pour le chauffage du volume habite et/ou le chauffage
de l'eau domestique, dependant du nombre d'heures d'ensoleil-
lement dans la region o~ la maison est construite.
A ce sujet, il convient de mentioner que, par
sa structure, la maison d'habitation selon l'invention
offre une surface maximale de murs exposes au rayonnement
solaire naturel.
Lorsque des panneaux capteurs sont utilises,
ils peuvent etre disposes de trois façons, à savoir:
1) verticalement sux les murs exterieurs, entre
les ouvertures;
2) suivant une inclinaison a determiner, en
avant du dernier plancher; et
3) sur le toit.
De par sa geometrie, la maison d'habitation selon
l'invention offre donc aux concepteurs plusieurs endroits
adequats pour positionner des capteurs solaires tout en
laissant une large possibilite de captage et/ou de trans-
formation de l'energie (stockage dans de l'eau ou dans un
massif de roche, l'utilisation de piles photo-voltaiques,
etc).
Bien entendu, la maison selon l'invention peut
comporter un ou plusieurs etages. Dans tous les cas, il
sera toutefois preferable de ne prevoir qu'une seule porte
au rez de chaussée pour réduire au maximum les pertes
thermiques.
Comme on peut donc le constater, la plupart des
composants de la présente invention sont solidaires et
indissociables. Ces divers composants sont tous connus
individuellement mais, a la connaissance de l'inventeur,
n'ont jamais été utilisés en commun tel que décrits et
revendiqués dans le présent mémoire descriptif.
Parmi les autres avantages de la maison selon
l'invention on peut mentionner l'utilisation du béton
comme matériau de base pour les planchers,les murs de ré-
paration et le toit, lequel béton peut être coulé directe-
ment sur le chantier ou préfabriqué en usine, en atelier ou
sur le chantier en fonction des conditions locales.
Le fait que le béton est quasiment le seul matériau
de base utilisé présente de tres nombreux avantages, tels
que l'effet de répétition, la rapidité d'exécution, la
réduction du délai de construction, la réduction des coûts
de construction, l'avancement de la date de disponibilité,
le travail pendant l'hiver dû a la préfabrication et la réduc-
tion des interférences entre corps d'état.
De plus, du fait que le beton est utilise non
seulement pour fabriquer des murs mais egalement pour fa-
briquer les planchers, conduit à une amelioration de la
qualite des surfaces exposees de même qu'à une amelioration
de la precision des joints, puisque l'on peut alors utiliser
des coffrages en metal et des moules fixes.
Le choix du beton presente en outre un autre
interêt dans la mesure Q~ c'est un excellent isolant contre
le feu. L'emploi gen~ralise du beton assure donc une
1~ securite et un confort ameliore pour les
occupants, en plus de rendre inutile la presence d'un
deuxième escalier. En outre, son utilisation permet d'ob-
tenir une reduction des primes d'assurance, une augmentation
de la valeur immobilière ainsi qu'une augmentation substan-
tielle de la longevite de la bâtisse.
Avantageusement, les fonctions d'habitation au
sein de la maison peuvent être separees, une partie pouvant
être reservee au sejour, l'autre au repos. De preference,
les pièces destinees au repos seront disposees à l'est de
façon à pouvoir beneficier du soleil levant.
L'invention ainsi que ses divers avantages res-
sortiront mieux de la description non limitative qui va
suivre d'un mode de realisation prefere de celle-ci, faite
en reference aux dessins annexes dans lesquels:
- la figure 1 est une vue de dessus d'une maison
selon l'invention, montrant les axes principaux des murs et
façades,
- la figure 2 est une vue en plan montrant la dis-
position possible des pièces d'un logement dans le cas d'une
maison comprenant plusieurs logements de six pièces super-
poses et relies à l'aide d'un escalier;
- les figures 3 et 4 sont des vues en plan montrant
schematiquement l'ensoleillement des pièces a divers moments
de la journee;
- 6 -
- la figure 5 est une vue en coupe transversale
montrant la jonction du mur exterieur oriente du cote nord
avec le toit ;
- la figure 6 est une vue en coupe transversale
montrant des details de la jonction des murs exterieurs
orientes du côte sud, avec un plancher interieur;
- les figures 7a et 7b sont des vues schematiques
en coupe transversale et de dessus de la maison, montrant
les dispositions possibles pour des panneaux capteurs; et
- la figure 8 est une vue en elevation montrant
la moitie de la fasade sud de la maison avec differentes
combinaisons et formes possibles de panneaux et d'ouvertures.
Comme on peut aisement le constater, la maison
d'ha~itation illustree sur les dessins annexes a, lorsque
~ vue de dessus, une surface en forme de moitie de dodecanone
regulier. Il convient toutefois de mentionner que la pre-
sente invention n'est pas limitee a ce polygone particulier,
tout autre polygone ayant plus de six cotes pouvant etre
utilises de façon similaire. En fait, le choix du nombre
de cotes du polygone est laisse a la discretion du construc-
teur en fonction de la taille et la forme qu'il veut donner
a la maison et aux pièces se trouvant a l'interieur de
celles-ci.
Sur les dessins ci-joints, les lettres et numeros
utilises a titre de reference representent respectivement
les elements suivants:
A . mur exterieur de la facade semi-polygonale exposee au
soleil;
B . mur exterieur oriente au nord;
C . angle de la fasade semi-polygonale exposee au soleil,
D . demi-cercle dans lequel la surface semi-polygonale de
la maison est inscrite;
E . axesdes murs interieurs;
2~2
F . axes des pieces;
G . fenêtres;
R pièces de repos,
S . pieces de séjour;
I' . cuisine;
W . salle de bain;
1 . finition interieure en gypse sur un des murs exterieurs
ensoleilles;
2 . film coupe-vapeur entre gypse et isolant;
3 . ossature legère de metal disposee verticalement remplie
d'isolant 3.5 pouces;
4 . ossature legère de metal disposee horizontalement et remplie
d'isolant 3.5 pouces;
5 . finition exterieure en feuilles de metal prepeint;
6 . plafond ; coffrage fini de dalle-plancher en beton plein;
7 . armature de dalle de beton en aciers ronds;
8 . toit constitue par une dalle de beton de structure
pleine (6 pouces d'epaisseur);
9 . isolant rigide ( 3 pouces d'epaisseur);
10. dalle flottante froide en beton (6 pouces d'epaisseur);
11. armature de dalle pleine en aciers ronds;
12. application hydrofuge sur dalle de beton;
13. poutre de beton formant bordure du toit-terrasse;
14. finition exterieure en metal prepeint sur le mur exte-
rieur nord;
15. isolant rigide l3 pouces d'epaisseur);
16. structure rideau d'un des murs exterieurs ensoleilles,
en blocs de beton creux (6 pouces d'epaisseur);
17. fourrures de metal et film coupe-vapeur;
18. finition interieure en gypse sur le mur exterieur nord;
19. poutre liaison en beton des items 16 & 8;
20. coffrage perdu en profiles metalliques;
21. isolant thermique rigide de 3 pouces;
22. mur de fondation en beton arme;
A
23. panneau solaire de façade;
24. panneau solaire de rive de- terrasse; et
25. panneau solaire de terasse.
Tel que clairement illustre sur la figure 1, les
~, murs exterieurs A et B dessinent ensemble une surface en
forme de moitie de dodecagone. Cette surface s'inscrit
dans un demi-cercle D dont la diagonale formant la base est
orientee plein nord de façon ~ ce que l'ensemble de la fa-
çade polygonale soit exposee au soleil. Le demi-cercle D
limite les arêtes exterieures des murs periphériques A.
Avantageusement, les axes des pieces E sont
choisis de façon à aboutir aux angles C de la façade semi
polygonale exposee au soleil, alors que les axes des murs
F separant les diverses pieces entre elles sont choisis de
façon a aboutir perpendiculairement a chaque tronçon de mur
A de la façade ensoleillee.
Tel qu'on peut mieux le comprendre au vu de la
figure 2, deux tronçons consecutifs A de façade symetrique-
ment disposes autour de l'axe E dlune piece constitue le
mur exterieur de la piece en question en formant un angle
obtu de 150.
Tel qu'on peut egalement le constater sur la
figure 2, les six pièces de la maison d'habitation, les-
quelles pièces incluent trois chambres R, un salon et un
sejour S, et une cuisine T sont toutes pourvues d'une ou-
verture et sont toutes orientees de telle sorte qu'elles
sont obligatoirement ensoleillees une partie de la journee.
Chaque pièce peut avantageusement etre conçue de façon a
avoir un accès independant tel qu'illustre, sauf la cuisine
T à laquelle on peut accéderer par la salle de sejour. La
salle de bain W ainsi que la cage d'escalier sont disposees
pres du centre du polygone, le long du mur nord. Ces deux
,,elements n'ont pas d'ouverture sauf une porte au rez de
chaussee qui peut ~etre placee face a la porte d'appartement.
_ g _
A
Tel qu'on peut aisement le constater au vu des
figures 3 et 4 qui montrent, de façon très schematique, le
spectre plan d'ensoleillement de la maison à diverses
heures de la journee, toutes les pieces d'habitation de la
maison selon l'invention sont longuement ensoleillees dans
la journee. Aux heures d'ensoleillement minimum, c'est-
a-dire le soir ou le matin, au moins trois pièces sont
capables de capter les rayons du soleil. Lorsque le soleil
est au maximum de sa course, c'est-à-dire habituellement
vers midi, toutes les ouvertures permettent aux rayons
solaires d'entrer soit perpendiculairement dans le cas de
deux des six fenêtres (c'est-à-dire dans le cas de 33~ des
fenêtres), soit de biais dans le cas des quatres autres
fenêtres. En outre, entre les deux periodes minimales et
la periode maximale, correspondant à 9 et 11 h du
matin et à 14 et 16 h de l'après-midi, cinq ou-
vertures sur six de la maison permettent au rayon du soleil
d'entrer, ce qui represente au total un ensoleillement
maximum journalier de l'ordre de 83~, permettant un ensoleille-
ment interieur plus ou moins direct.
Comme on pourra eyalement le constater au vu desfigures 3 et 4, tous les murs interieurs de même que tous
les angles interieurs ~e chacune des pièces sont exposes
au moins une fois par jour au soleil. Ceci est tout parti-
culièrement interessant dans le cas des murs interieursseparant les diverses pièces d'habitation entre elles, puisque
ces murs faits en béton plein son-t ainsi capables d'absorber
et de retenir la chaleur du rayonnement solaire lorsqu'ils
y sont exposes.
La figure 5 montre des details de construc- -
tion au niveau de la toiture terrasse du côte du nord.
Comme on peut le constater, la toiture est constituee par
un système de double dalle, la dalle superieure etant du
type flottante. Comme on pourra egalement le constater,
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2~
ces deux figures fournissent des details sur l'isolation
thermique, l'etancheite, la structure de beton, la finition
des murs et des plafonds.
Il en est de même de la figure 6 qui fournit des
details de construction au niveau du plancher inferieur
dan~ l'hypothèse d'un plancher de rez-de-chaussee sur vide
sanitaire ventile. Sur cette figure 6, on notera la pre-
sence d'un coffrage 20 laisse sur place ainsi gue la pre-
sence d'une couche d'isolation thermique 21.
~0 Les fondations peuvent être du type continue
porteuse ou etre de tout autre type, tel que des pieux,
en fonction de la capacite portante du sol sur lequel la
maison d'habitation est construite.
Tel qu'illustré sur les figures 7 et 8, la maison
d'habitation precedemment decrite peut etre pourvue de
panneaux capteurs solaires. Ces panneaux capteurs peuvent
etre disposes ~ même la façade (panneaux 23), au devant
des rives du plancher-terrasse (panneaux 24) ou sur la
terrasse (panneau 25).
Il existe donc trois possibilites qui peuvent
d'ailleurs etre utilisees simultanement.
Le nombre de panneaux solaires à utiliser depend
bien entendu de l'intensite et du nombre d'heures
d'ensoleillement de la maison, ces deux paramètres dependant
eux-memes de l'emplacement geographique du site choisi pour
la construction de la maison. Les panneaux solaires peu-
vent être utilises pour chauffer l'eau domestique seulement
ou chauffer egalement les locaux.
Comme on pourra aisement le constater, en utili-
sant simultanement les trois types de panneaux capteurs ci-
dessus mentionnes, on peut constater que les panneaux
verticaux 23 fixes en façade reçoivent des rayons solaires
de biais. Les panneaux 24 montes en biais au devant du
dernier plancher reçoivent par contre les rayons solaires
~æ~oz~
perpendiculairement selon l'epoque de l'annee. Il en
est de m~me des panneaux 25 inclin~s sur le toi~.
