Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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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
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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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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
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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
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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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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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