Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Procédé et système de gestion d'énergie thermique dans un
bâtiment avec gaine pour installations de levage
Introduction
La présente invention concerne un procédé et un système de gestion
d'énergie thermique, en particulier d'économie d'énergie, dans un bâtiment
avec une ou plusieurs gaines pour installations de levage tels que par exemple
ascenseurs, monte-charge ou monte-plats, en particulier dans un bâtiment à
basse énergie.
Un tel bâtiment comprend en général une gaine traversant verticalement
différents niveaux du bâtiment. Pour des raisons de sécurité, la ventilation
de la
gaine est nécessaire, par exemple dans le cas où une personne serait bloquée
dans une cabine d'ascenseur ou dans la gaine. La ventilation de la gaine est
également avantageuse pour éviter un échauffement trop important de la partie
supérieure de la gaine, dans laquelle peuvent se trouver des équipements
techniques sensibles à la température. En outre, la gaine doit être conforme à
toutes les dispositions légales en vigueur.
La ventilation de la gaine est d'ailleurs rendue obligatoire par différentes
législations en vigueur dans un grand nombre de pays. Ainsi, par exemple,
conformément à la norme EN 81-1 et EN 81-2, transposée par la directive
CE/95/16 en droit national dans tous les pays membres de la Communauté
Européenne, les gaines d'ascenseur doivent obligatoirement disposer d'une
ventilation convenable. En cas d'absence de règlements ou normes appropriés,
il est recommandé d'aménager en partie haut de gaine, des orifices de
ventilation, d'une surface minimale de 1% de la section horizontale de la
gaine.
En plus l'EN 81-1 / EN81-2 interdit l'utilisation de la gaine pour la
ventilation des
locaux autres que ceux propres à l'ascenseur. Dans de nombreux pays, les
gouvernements exigent d'autres surfaces de ventilation des gaines d'ascenseur
pour parer à d'autres risques bien précis. Au Grand-Duché de Luxembourg, par
exemple, une surface de ventilation d'au moins 2,50% de la section horizontale
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de la gaine est obligatoire pour permettre en plus, en cas de feu, un
désenfumage de la gaine.
Il existe plusieurs brevets qui gèrent diverses situations spécifiques de
ventilation forcée par ventilateur en cas de feu ou de fumée dans un bâtiment
(US 5,718,627, DE 198 56 193, EP 0 995 995, DE 299 06 399). Ces systèmes
utilisent, contrairement à la Norme EN 81-1 / EN 81-2 article 5.2.3
Ventilation
de la gaine , la gaine de l'ascenseur comme voie de désenfumage pour
d'autres locaux du bâtiment. Le passage de ventilation est, dans ces systèmes,
maintenu fermé, ce qui est également contraire aux dispositions légales de
plusieurs pays. Le passage de ventilation n'est ouvert que lorsqu'une
situation à
risque, tel qu'un incendie, est détectée.
A part les dispositions légales, il y a également des questions économiques
et écologiques à considérer. En effet, toute ventilation de la gaine conduit à
une
source d'importantes pertes thermiques. En effet, comme les portes entre la
gaine et les différents niveaux du bâtiment ne peuvent pas être étanches à
l'air
dans tout le bâtiment, une perte de chaleur à travers la gaine est inévitable
même en cas de simple ventilation naturelle de cette gaine. Une telle perte de
chaleur est à éviter, et cela en particulier dans les bâtiments à basse
énergie.
En effet, la perte de chaleur est généralement si importante que
l'installation
d'un ascenseur dans des bâtiments à basse énergie ou passifs est rendue
impossible.
Une solution pour éviter cette perte de chaleur, est par exemple de déloger
la gaine en dehors de l'enveloppe thermique du bâtiment. Or, le déplacement
de la gaine n'est souvent pas désiré ou pas possible. Une autre solution
serait
par exemple la construction d'un sas étanche autour de la gaine et des accès à
la gaine. La construction d'un tel sas entraîne cependant des coûts très
élevés.
Objet de l'invention
L'objet de la présente invention est de proposer un procédé et système de
gestion d'énergie thermique dans un bâtiment avec gaine pour installations de
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Rrrnted 24 10=2007;.53 OFFICE F REYL 1 NGQE~ÇpgMp.=33 PtsTlEp 20a6I062 77:'
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levage, dans lequel la perte thermique est réduite, sans pour autant avoir les
désavantages des solutions précités..
Description générale de l'invention
Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un procédé de
gestion d'énergie thermique, en particulier d'économie d'énergie, tel que
décrit
dans la revendication 1 Un bâtiment avec une installation de levage comprend
une cabine mobile dans une gaine et un passage de ventilation entre la gaine
et
l'atmosphère. Selon l'invention, le procédé de gestion d'énergie comprend les
étapes suivantes:
la surveillance d'au moins un paramètre d'état de l'installation de levage, la
surveillance d'au moins un paramètre d'état comprenant la surveillance de la
présence d'une personne dans l'installation de levage etlou la surveillance
d'un
mouvement de la cabine dans la gaine ;
l'évaluation, dans une unité de gestion, de la nécessité de ventilation de la
gaine sur base dudit au moins un paramètre d'état, l'unité de gestion
concluant
la nécessité de ventilation de la gaine lorsque la présence d'une personne est
détecté etlou lorsque le mouvement de la cabine est détecté ; et
le basculement d'un élément obturateur associé audit passage de ventilation
d'une position d'ouverture, dans laquelle le passage de ventilation est
essentiellement ouvert, dans une position de fermeture, dans laquelle le
passage de ventilation est au moins partiellement obturé, uniquement lorsque
l'évaluation indique qu'une ventilation de la gaine n'est pas requise,
l'élément
obturateur étant précontraint dans sa position d'ouverture.
Ce procédé permet de fermer le passage de ventilation et d'éviter ainsi les
pertes de chaleur à travers la gaine et le passage de ventilation. Ainsi, le
procédé peut, dans certaines conditions, satisfaire aux exigences d'économie
d'énergie en évitant une perte de chaleur, tout en restant toujours en
conformité
avec les exigences légales, techniques et de sécurité. Avant de basculer
l'élément obturateur en position de fermeture, le procédé vérifie en effet si
l'état
de l'installation de levage permet la fermeture du passage de ventilation.
Lors
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P ArRF,co-QOJ/vo Sa
de l'exploitation de l'installation de levage ta gaine doit être ventilée et
l'élément
obturateur sera par conséquent maintenu dans sa position ouverte- Il est clair
que les exigences légales et techniques prennent précédence sur les exigences
de gestion d'énergie thermique et que l'élément obturateur n'est basculé en
vedattheEPOonSep11,200710:58:01.P
2 FEUILLE MODIFIÉE j1!"'QQ7?
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p ~rxFFZO-oo~iwo 4
position fermée uniquement lorsque les exigences légales et techniques le
permettent.
En outre, en évitant les pertes de chaleur à travers le passage de ventilation
d'une gaine, le procédé selon l'invention permet l'installation d'un ascenseur
dans un bâtiment à basse énergie ou passif.
L'élément obturateur est basculé en position de fermeture qu'en présence
d'une instruction positive provenant du système exploitant et, dès que cette
instruction positive n'est plus présente, l'élément obturateur bascule à
nouveau
dans sa position d'ouverture. En cas de coupure de courant ou de défaillance
du système mis en place pour exécuter le procédé, le passage de ventilation
est ainsi obligatoirement ouvert.
La surveillance d'au moins un paramètre d'état peut comprendre la
surveillance de la présence d'une personne dans la cabine, sur le toit de la
cabine ou dans la gaine. Lorsque la présence d'une personne est détectée,
l'unité de gestion en déduit que la gaine doit être ventilée. La présence
d'une
personne dans la cabine indique l'exploitation de l'installation de levage,
dans
quel cas la législation prévoit la nécessité de ventiler la gaine. L'unité de
gestion
s'assure que l'élément obturateur est maintenu dans sa position d'ouverture.
La
présence d'une personne dans une cabine, sur le toit d'une cabine ou dans la
gaine peut être détectée par un système indépendant ou bien fournit par la
manoeuvre de l'installation de levage elle-même.
La surveillance d'au moins un paramètre d'état peut comprendre la
surveillance d'un mouvement de la cabine dans la gaineõ Lorsque le
mouvement de la cabine est détecté, l'unité de gestion en déduit que la gaine
doit être ventilée. Le mouvement de la cabine indique en effet l'exploitation
de
l'installation de levage, dans quel cas la législation prévoit la nécessité de
ventiler la gaine. Cette information peut être fournie par un système
indépendant ou bien par la manoeuvre de l'installation de levage elle-môme.
L'unité de gestion s'assure que l'élément obturateur est maintenu dans sa
position d'ouverture.
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L'unité de gestion peut conclure que la ventilation de la gaine n'est pas
nécessaire lorsque aucune présence de personne dans la cabine, sur le toit de
la cabine ou dans la gaine d'ascenseur n'est détectée; aucun mouvement de la
cabine n'est détecté. Dans ce cas, il peut être déduit que l'installation de
levage
n'est pas exploitée- La ventilation de la gaine n'est, dans ce cas, pas dictée
par
des exigences légales ou techniques. L'élément obturateur est alors libre
d'être
basculé dans sa position de fermeture pour au moins partiellement obturer le
passage de ventilation. Ceci peut conduire à une conservation de chaleur dans
le bâtiment, permettant entre autre l'installation, jusqu'ici impossible, d'un
ascenseur dans un bâtiment à basse énergie ou passif.
Le procédé d'économie d'énergie peut, selon un mode de réalisation
préféré, en outre comprendre les étapes suivantes:
la surveillance d'au moins un paramètre de contrôle;
l'évaluation de l'opportunité d'obturer le passage de ventilation sur base de
l'au
moins un paramètre de contrôle; et
le basculement de l'élément obturateur dans se position de fermeture lorsque
l'unité de gestion conclue la non-nécessité de ventilation de la gaine; et
lorsque
l'évaluation indique que l'obturation du passage de ventilation est opportun.
Lorsque aucune exigence légale ou technique interdit la fermeture du
passage de ventilation, le procédé permet d'évaluer l'opportunité de fermer le
passage de ventilation. Le présent procédé permet de basculer l'élément
obturateur en position de fermeture uniquement dans le cas où une telle
fermeture est autorisée et désirée. Lorsque la fermeture du passage de
ventilation est autorisé, la gestion de l'énergie thermique de l'immeuble est
possible par te basculement de l'élément obturateur entre ses positions
d'ouverture et de fermeture. En fermant le passage de ventilation, les pertes
de
chaleur de l'immeuble au niveau du passage de ventilation peuvent être
réduites, menant ainsi à une économie d'énergie.
La surveillance d'au moins un paramètre de contrôle comprend de
préférence la surveillance d'au moins un paramètre suivant
la température à l'intérieur du bâtiment ;
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la température à l'intérieur de la gaine ;
la présence d'une personne sur un palier d'un niveau du bâtiment ;
la température à l'extérieur du bâtiment ;
la vitesse du vent à l'extérieur du bâtiment ; et
le taux de radiation solaire à l'extérieur du bâtiment. Il est à noter que
cette liste
n'est pas exhaustive. L'évaluation de ces paramètres peut, même en cas
d'autorisation de fermeture sous respect des exigences légales et techniques,
mener à la décision de garder le passage de ventilation ouvert. Tel peut être
le
cas en été quand la température dans le bâtiment est largement supérieure à la
température ambiante souhaitée, et la température à l'extérieur inférieure à
la
température dans le bâtiment.
Avantageusement, le procédé comprend en outre la mémorisation, dans
une unité de stockage, des paramètres d'état, de la position de l'élément
obturateur et, le cas échéant des paramètres de contrôle, permettant ainsi la.
vérification du bon fonctionnement du système exploitant le procédé. Les
données mémorisées peuvent, par exemple après un incident, servir à prouver
que l'installation de levage était conforme aux législations.
La présente invention concerne également un système selon la
revendication 9, mis en place pour exploiter le procédé ci-dessus. Un tel
système de gestion d'énergie thermique, en particulier un système d'économie
d'énergie, dans un bâtiment comprenant une installation de levage avec une
cabine mobile dans une gaine et un passage de ventilation entre la gaine et
l'atmosphère comprend en outre :
un élément obturateur associé au passage de ventilation, l'élément obturateur
étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle le passage de
ventilation est essentiellement ouvert, et une position de fermeture, dans
laquelle le passage de ventilation est au moins partiellement obturé ;
un moyen de précontrainte afin de maintenir, dans un état passif, l'élément
obturateur dans sa position d'ouverture; et
une unité de gestion contrôlant la position de l'élément obturateur, l'unité
de
gestion comprenant des moyens pour surveiller au moins un paramètre d'état
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de l'installation de levage, et pour évaluer la nécessité de ventilation de la
gaine, l'unité de gestion ne permettant le basculement de l'élément obturateur
en position de fermeture uniquement lorsque l'évaluation de la nécessité de
ventilation indique qu'une ventilation de la gaine n'est pas requise, les
moyens
pour surveiller au moins un paramètre d'état de l'installation de levage
comprenant au moins un moyen pour détecter la présence d'une personne
dans l'installation de levage et/ou au moins un moyen pour détecter le
mouvement de la cabine dans la gaine, l'unité de gestion concluant la
nécessité
de ventilation de la gaine lorsque la présence d'une personne est détectée
et/ou lorsque le mouvement de la cabine est détecté..
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Description à l'aide des figures
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la
description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous,
à titre d'illustration, en référence à la Fig.1 annexée, qui montre une coupe
schématique à travers un bâtiment avec ascenseur comprenant un système de
gestion d'énergie thermique selon l'invention.
Sur la Fig.1 est représenté un bâtiment 10 avec plusieurs niveaux 12, 12',
12", 12"'. Une installation de levage 13, dans le présent cas une installation
d'ascenseur, est disposé verticalement dans le bâtiment 10 de façon à relier
entre eux les différents niveaux 12, 12', 12", 12"' du bâtiment 10. Une telle
installation comprend une gaine 14 dans laquelle est montée une cabine 16
reliée à un moteur (non représenté) qui fait monter et descendre la cabine 16
dans la gaine 14.
La cabine 16 comprend une porte de cabine 18 qui s'ouvre avec une porte
palière 20, 20', 20", 20"' respective du niveau 12, 12', 12", 12"' auquel
s'arrête
la cabine 16 pour permettre l'accès entre la cabine 16 et le niveau 12, 12',
12",
12"' respectif.
Un passage de ventilation 22 relie la gaine 14 avec l'atmosphère à travers
le toit 24 du bâtiment 10. Conformément aux législations européennes en
vigueur, ce passage de ventilation 22 a une section transversale correspondant
à au moins 1 % de la section transversale de la gaine 16.
Généralement, les portes de cabine 18 et palières 20, 20', 20", 20"' ne sont
pas étanches et permettent par conséquent un échange d'air entre la gaine 14
et les différents niveaux 12, 12', 12", 12"'. Le passage de ventilation 22 à
son
tour permet un échange d'air entre la gaine 14 et l'atmosphère à travers le
toit
24 du bâtiment 10. Avec l'échange d'air entre les différents niveaux 12, 12',
12",
12"' et l'atmosphère il y a également un échange d'énergie thermique, qui,
particulièrement par période de froid, se traduit par un refroidissement
important
de la gaine et ainsi une perte de chaleur dans le bâtiment 10.
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Selon la présente invention, un élément obturateur 30, tel que par exemple
un clapet ou une vanne, est associé au passage de ventilation 22 et peut
basculer entre une position d'ouverture et une position de fermeture,. Dans la
position d'ouverture, l'élément obturateur 30 maintient le passage de
ventilation
22 ouvert permettant ainsi l'échange d'air entre la gaine 14 et l'atmosphère.
Dans la position de fermeture, l'élément obturateur 30 obture au moins
partiellement le passage de ventilation 22, permettant ainsi de maintenir la
chaleur à l'intérieur du bâtiment 10, évitant donc une perte de chaleur
inutile.
Pour des raisons de sécurité, l'élément obturateur 30 est normalement
maintenu en position d'ouverture et n'est basculé en position de fermeture que
lorsque les conditions le permettent. Ainsi, en cas de coupure de courant,
respectivement en cas de penne du système, la ventilation de la gaine 14 sera
obligatoirement assurée. Une unité de gestion 32 est prévue pour évaluer les
paramètres d'état et décider sur le basculement de l'élément obturateur 30 en
position de fermetureõ Une unité de gestion 32 est conçue pour gérer le
basculement de l'élément obturateur 30 en accord avec la législation, c'est-
à-dire pour veiller à ce que la gaine 14 soit ventilée tel que prescrit par la
loi et les
prescriptions techniques.
Pour des raisons de sécurité et pour être en conformité avec la législation,
l'élément obturateur 30 doit par exemple être en position d'ouverture en cas
de
l'exploitation de l'ascenseur. Un ascenseur est considéré être exploité si la
cabine 16 est en mouvement ou si une personne se trouve dans la gaine 14.
Les mouvements dans la gaine 14 peuvent être détectés par la présence d'un
capteur de mouvement 34 sut le toit de cabine 16 ou d'un capteur de
mouvement 34' en tête de gaine, par un premier capteur de présence 36 dans
la cabine 16 ou par un deuxième capteur de présence 38 dans la fosse de la
gaine 14. Lorsque le mouvement de le cabine 16, ou la présence d'une
personne dans ou sur le toit de la cabine est détectée par les capteurs de
mouvement 34 et 34' ou la présence d'une personne est détectée par le
premier ou deuxième détecteur de présence 36, 38, l'unité de gestion 32 déduit
des signaux fournis par ces capteurs 34, 34' 36, 38 que la ventilation de la
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gaine 14 est nécessaire et par conséquent s'assure que l'élément obturateur 30
est en position ouverte.
Un premier capteur de température 42 est en outre installé dans la partie
supérieure 44 de ta gaine 14. Ce premier capteur de température 42 détecte la
température dans une zone dans laquelle peuvent se trouver des équipements
techniques sensibles à la température, Le premier capteur de température 42
est relié à l'unité de gestion 32 et lui fournit un signal indicateur de la
température détectée, Sur base du signal fourni par le premier capteur de
température 42, l'unité de gestion 32 peut maintenir l'élément obturateur 30
en
position ouverte en cas d'échauffement trop important de la partie supérieure
44 de la gaine 14 pour ainsi protéger les équipements techniques installés
dans
cette zone. Un deuxième capteur de température 48 peut être utilisé pour
distinguer entre des périodes de chaud et de froid.. Pendent les périodes de
chaud, la perte de chaleur peut être inexistante ou désirée, et l'élément
obturateur 30 peut être géré en fonction. des besoins de ventilation et de
climatisation du bâtiment. Pendant les périodes de froid, généralement en
hiver,
l'élément obturateur 30 est de préférence basculé dans sa position fermée pour
éviter une perte de chaleur qui serait sinon considérable. L'installation d'un
ascenseur e jusqu'à ce jour généralement été accompagné par une perte de
chaleur en hiver, rendant par exemple ainsi l'installation d'un ascenseur dans
un bâtiment à basse énergie ou passif impassible. Grâce au procédé de la
présente invention, cette perte de chaleur est par contre évitée et
l'installation
d'un ascenseur dans un tel bâtiment à basse énergie ou passif est rendue
possible.
Lorsque la cabine 16 est à l'arrêt et que la cabine n'est pas occupée par
une personne et aucune personne ne se trouve dans la gaine 14, la ventilation
de la gaine 14 n'est pas nécessaire puisque l'installation n'est pas
exploitée..
Dans cette situation, l'élément obturateur 30 peut, si opportun, être basculé
dans sa position fermée.
Avec l'élément obturateur 30 en position de fermeture, le passage de
ventilation 22 est au moins partiellement obturé, de préférence complètement
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obturé, et l'échange d'air entre la gaine 14 et l'atmosphère est réduit ou
même
évité. Ceci conduit à une perte de chaleur moins élevée et donc à une
économie d'énergie au sein du bâtiment 10.
L'opportunité de basculer l'élément obturateur 30 en position fermée peut
être évaluée par l'unité de gestion 32 sur base de plusieurs capteurs. Parmi
ces
capteurs, on peut compter, de façon non exhaustive;
- des capteurs de température 46, 46', 46", 46"' sur les différents niveaux
12,
12', 12", 12"' à l'intérieur du bâtiment 10,
- un capteur de température 48 à l'extérieur du bâtiment 10.
- un capteur de radiation solaire 50 à l'extérieur du bâtiment 10,
un capteur de vitesse de vent 52 à l'extérieur du bâtiment 10, et
- des troisièmes détecteurs de présence 54, 54', 54", 54"' sur les différents
niveaux 12, 12', 1211, 12"' à l'intérieur du bâtiment 10,
Pour améliorer davantage la sécurité du système de gestion d'énergie,
l'unité de gestion 32 peut comprendre optionnellement deux unités centrales
redondantes 32, 32'. L'unité de gestion 32, respectivement les unités
centrales,
peuvent être munis de batteries de secours pour assurer le bon fonctionnement
du système en cas de coupure de courant.
Une communication bidirectionnelle, par exemple digitale ou par fréquence,
est prévue entre l'unité de gestion 32 et l'élément obturateur 30, permettant
ainsi de contrôler l'élément obturateur 30 et de capter en retour des
informations sur la position de l'élément obturateur 30. Ainsi, ]'unité de
gestion
est capable de transmettre à une unité d'information 56 une indication sur la
position de l'élément obturateur 30. Des indicateurs visuels ou sonores
peuvent
être utilisés pour indiquer l'état d'ouverture du passage de ventilation 22 et
l'état
de fonctionnement du système.
L'unité de gestion 32 peut être du type modulaire afin d'héberger de
manière flexible plusieurs types d'interface avec les équipements
périphériques
d'un entourage complexe ou du type fixe afin de se limiter à un nombre limité
d'équipements périphériques,
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L'unité de gestion 32 peut être équipée de tous les interfaces afin d'être
incorporées dans la gestion et le management technique d'immeubles, ceci
moyennant tout support disponible comme par exemple le technique BUS ou
EIB. L'unité de gestion 32 peut être équipée d'une unité centrale sous EPROM
ou tout autre support préprogrammé aussi bien que d'une mémoire vive
librement programmable en fonction des besoins et obligations du clientõ
L'unité
de gestion 32 peut disposer d'interfaces normalisées ou programmables pour
l'éventuelle connexion directe avec la manoeuvre de l'ascenseur informant sur
le statut de l'ascenseur. Les différents éléments comme capteurs, élément
d'obturateur et détecteurs peuvent être reliés à l'unité de gestion 32 au
moyen
de câbles électriques de tout genre, ondes radio, fibres optiques, sans fil,
LED,
infrarouge, champs d'Induction ou tout autre moyen de communication.
Il est à noter qu'une installation de levage peut comprendre généralement
en outre un local technique. Dans ce cas, la ventilation de la gaine peut se
faire
à travers un passage de ventilation relié au local technique, qui lui est
relié à la
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gaine. Dans le cadre de la présente demande, un tel local technique est
considéré faisant partie intégrale de la gaine. Ainsi par exemple, la présence
d'une personne dans le local technique équivaut à la présence d'une personne
dans la gaine et la ventilation de la gaine peut être assurée par son passage
de
ventilation, même si le local technique est placé entre la gaine et le passage
de
ventilation vers l'atmosphère.
A part le fait que le présent procédé et système de gestion d'énergie
thermique contribuent à l'économie d'énergie dans des bâtiments nouveaux et
existants, ils sont particulièrement adaptés pour l'installation d'un
ascenseur
dans un bâtiment à basse énergie ou passif.
