Système de régulation de température basé sur une piscine

Abstract

 Système de régulation de température pour maisons particulières ou collectives, apte à assurer une température ambiante confortable par chauffage ou refroidissement de l'air ambiant éventuellement en coopération avec un dispositif de chauffage ou de refroidissement auxiliaire classique. Ce système est basé sur une piscine remplie d'eau à température réglable et dont les parois latérales sont disposées au moins partiellement au-dessus du sol de l'étage de l'habitation le plus bas.

Description

[0001] La présente invention concerne un système de régulation de température pour maisons particulières ou habitat collectif, apte à assurer une température ambiante confortable par chauffage ou refroidissement de l'air.

[0002] Dans la plupart des cas, le chauffage et le refroidissement sont assurés par des systèmes distincts, par exemple une chaudière au gaz ou au fuel alimentant en eau chaude des radiateurs disposés dans la plupart des pièces de l'habitation, et un système de climatisation soit collectif, soit basé sur des unités individualisées.

[0003] Dans l'hypothèse d'une séparation des installations de chauffage et de refroidissement, les énergies nécessaires au fonctionnement de l'une et de l'autre sont également utilisées de manière distincte, et constituent par conséquent une double charge financière pour l'utilisateur.

[0004] Quelle que soit en fait la technologie utilisée (pompe à chaleur, énergie géothermique, énergie solaire) en vue du chauffage d'un édifice, la dichotomie des techniques de production de froid et de chaleur subsiste. Les circuits qui sont prévus pour leur répartition / distribution sont dans ces conditions également souvent distincts, ce qui aboutit à alourdir la structure technique et corollairement à augmenter les risques de problèmes et les interventions au titre de la maintenance. Cette structure nécessite au surplus la création de gaines techniques qui parcourent les édifices dans lesquels elle est installée, afin de procéder à la distribution / répartition de l'air réchauffé / refroidi, et pour répondre dans certains cas à la nécessité de l'installation de bouches d'aération. Le volume occupé par ces gaines, en particulier dans l'hypothèse où un système de chauffage cohabite avec un système de climatisation, finit par ne pas être négligeable par rapport au volume total de l'habitat.

[0005] Sous nombre de climats, l'inconvénient majeur des techniques utilisées pour le chauffage, a fortiori lorsqu'elles sont basées sur des systèmes sophistiqués, reste cependant leur coût. Pour assurer un chauffage convenable de leur habitation, dans un pays tempéré de type européen, les individus ou les familles consacrent une part non négligeable de leur budget annuel.

[0006] La présente invention remédie aux différents inconvénients précités en permettant d'une part de s'affranchir d'une structure technique trop lourde, tout en offrant simultanément un moyen de chauffage l'hiver et de refroidissement l'été, à un coût au surplus largement inférieur aux structures existantes.

[0007] Elle concerne, comme mentionné auparavant, un système de régulation de température pour maisons, qui se caractérise à titre principal en ce qu'il est basé sur une piscine remplie d'eau à température réglable et dont les parois latérales sont disposées au moins partiellement au-dessus du sol de l'étage de l'habitation le plus bas.

[0008] Cette piscine sert en réalité de réserve de calories l'hiver, et de réserve de frigorie l'été. Elle réchauffe ou refroidit l'atmosphère par radiation naturelle, la masse d'eau qui la remplit étant chauffée pour se trouver à température telle qu'elle permet de réchauffer l'air pendant les mois froids, et de le refroidir pendant les mois chauds.

[0009] De fait, ladite piscine est de préférence portée à une température qui permet la baignade, par exemple aux alentours de 27°C, et elle offre par conséquent un attrait supplémentaire en ce qu'elle constitue une source de plaisir et de délassement aux habitants de la maison, en plus de sa fonction thermique de chauffage / refroidissement des locaux. Le réservoir d'eau constitué par la piscine peut cependant également servir à des fins décoratives, par exemple en étant utilisé comme aquarium géant dont la contemplation procure également un plaisir et un confort visuels.

[0010] A titre principal, ce moyen de chauffage / climatisation peut être considéré comme économiquement extrêmement favorable, car porter l'eau de la piscine à la température mentionnée auparavant ne nécessite qu'un chauffage de base dont le coût de revient reste très modéré, puisqu'une petite chaudière suffit. La régulation de température procurée par la piscine peut cependant n'être pas suffisante, en fonction du volume et de la répartition des pièces de l'habitation, et être complétée par un petit chauffage d'appoint, dont le coût d'installation et de fonctionnement est également très réduit. Le coût global des deux systèmes reste sensiblement inférieur au coût d'un chauffage central classique, qui n'est dès lors plus nécessaire.

[0011] La quantité moindre d'énergie requise pour le fonctionnement du type de régulation thermique selon l'invention permet, à titre d'avantage supplémentaire, l'emploi simplifié d'un grand nombre de types d'énergie, incluant par exemple l'énergie solaire obtenue par des panneaux solaires de dimensions raisonnables, la géothermie, l'énergie issue d'une éolienne, une pompe à chaleur de dimension réduite, une petite chaudière, etc et plus généralement tout type d'énergie écologique disponible.

[0012] Bien entendu, l'implantation de la piscine à l'intérieur du bâtiment, que ce soit en terme de position ou de configuration technique d'installation, est tout à fait fondamentale. Ainsi, de préférence, le fond de la piscine doit être disposé au-dessus du sol de l'étage le plus bas. Cette surélévation s'explique par plusieurs raisons. En premier lieu, la gestion de l'agencement des volumes de la piscine d'une part, et des pièces d'habitation d'autre part, doit être réalisée de manière à ce que le maximum d'espace puisse bénéficier du rayonnement émanant de la réserve de liquide.

[0013] De plus, les échanges d'énergie doivent également être les plus efficaces possibles, et si le fond de la piscine est disposé au niveau du sol du rez-de-chaussée, le rayonnement qui s'exerce par le fond est perdu. Selon le cas, il faudrait même procéder à une isolation au niveau du sol par des matériaux adéquats, ce qui reviendrait à grever de manière plus importante le paramétrage économique de l'ensemble.

[0014] De préférence, des passages sont en fait prévus sous le fond de la piscine pour permettre la circulation de l'air ambiant. La radiation naturelle issue du fond est alors redirigée vers les pièces d'habitation, optimisant la régulation thermique de ces pièces. Le fait que la piscine soit surélevée permet non seulement de profiter au mieux de la source de radiations thermiques naturelles qu'elle constitue, mais également de la placer par exemple entre le premier et le deuxième étage, de manière à améliorer la régulation sur la totalité du volume de l'habitation.

[0015] Plus précisément encore, pour que cette régulation soit optimisée par rapport au volume global de l'habitat, il est préférable que la piscine soit disposée dans un périmètre placé centralement par rapport au volume du bâtiment formant la maison.

[0016] Les calories / frigories sont alors dispersées équitablement vers la totalité du volume périphérique à la piscine, en l'espèce l'espace habitable. Dans certains cas, si cela correspond à une implantation centrale, la piscine pourra être disposée au premier étage du bâtiment.

[0017] Pour aboutir à une régulation thermique correcte d'un bâtiment, il est préférable que la piscine constitue entre 10 et 25% du volume habitable de la maison. Par exemple, pour un pavillon d'environ 180 m², on choisira une piscine d'un volume de 70 à 80 m³. Les parois de cette dernière, qui la séparent en fait des pièces habitables de la maison, doivent être réalisées en des matériaux adaptés, c'est-à-dire qui transfèrent de manière correcte l'énergie. En d'autres termes, des matériaux dont l'impédance thermique est relativement basse. Il peut par exemple s'agir de bétons particuliers, dont le côté en regard des pièces d'habitation reflète correctement et rapidement la température de l'eau dans la piscine. Alternativement, il peut s'agir d'un matériau transparent ou translucide de type verre, avec toutefois des propriétés de transfert thermique appropriées.

[0018] De préférence, la température de l'eau remplissant la piscine est maintenue entre 23 et 29°C. Cette température est intermédiaire entre les températures auxquelles l'habitation doit être chauffée pendant les mois froids, et les températures que les pièces intérieures peuvent atteindre en cas de chaleur importante à l'extérieur. En particulier, si l'on choisit de maintenir la température de l'eau aux alentours de 27°C, ce qui est extrêmement confortable pour se baigner dans la piscine, la masse d'eau aura tendance à chauffer naturellement les pièces qui sont autour et qui doivent atteindre 21 à 22°C en hiver. L'été, au contraire, lorsque la température extérieure dépasse les 30°C, la masse d'eau est alors sensiblement plus fraîche, et fera descendre la température dans toutes ces pièces.

[0019] On a mentionné précédemment l'hypothèse de la nécessité d'un chauffage d'appoint. Celui-ci serait par exemple utile si, dans la configuration de la maison, la piscine n'est pas complètement centrale et que certaines pièces se trouvent par conséquent à quelque distance d'elle.

[0020] Le système de régulation de température de l'invention, tel qu'il a été testé, se révèle particulièrement favorable d'un point de vue économique. Il permet de réelles économies d'énergie, qui peuvent aller jusqu'à plus de 50% de ce que les occupants d'une habitation devraient payer s'ils étaient équipés d'un système de chauffage classique. Compte tenu que ce système est réversible et apporte en plus de la fraîcheur pendant les périodes chaudes, et qu'il procure en prime des fonctions de confort tout à fait indépendantes de celles qui sont liées à la régulation thermique (baignade, aquarium, etc.), il peut et doit être perçu comme une avancée importante dans la conception des habitats individuels.

[0021] Pour les particuliers désireux d'acquérir des maisons, le fait d'intégrer dès la conception cette piscine permet non seulement de s'offrir une maison avec piscine, ce qui est le signe d'un confort indéniable, mais encore et au premier chef un système de traitement thermique économiquement très favorable agissant à la fois l'hiver, pour le chauffage, et l'été pour la climatisation.

[0022] L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence à l'unique figure 1 annexée, qui représente une coupe schématique d'une maison dotée d'une piscine, selon l'invention.

[0023] En référence à cette figure, la piscine (1) est disposée centralement par rapport au bâtiment (2), lequel représente schématiquement une maison individuelle. Celle-ci présente un rez-de-chaussée (3) et un premier étage (4) à partir duquel la piscine est accessible.

[0024] Cette dernière occupe un volume qui s'inscrit au centre du rez-de-chaussée (3), et est disposée sur des piliers (5) ménageant entre eux un espace permettant à l'air dont la température est régulée par la masse d'eau contenue dans la piscine (1) de se diriger vers les pièces habitables situées de part et d'autre de la piscine (1). L'air qui circule entre les piliers (5) provient des échanges thermiques réalisés à travers le fond (6) de la piscine. De tels échanges se produisent également par les parois latérales (7, 7') de la piscine, dans une direction plus horizontale. Ces échanges sont symbolisés par les flèches apparaissant sur le dessin.

[0025] Lesdites parois (7, 7') et le fond (6) sont prévues en des matériaux présentant une bonne aptitude aux transferts thermiques de telle sorte que, quel que soit le différentiel entre la température de l'eau de la piscine et celle qui est mesurée dans les pièces contiguës au bassin, l'échange peut se faire dans des conditions favorables à la régulation thermique de la température de l'air. Au premier étage (4), la surface de la piscine constitue un dioptre eau / air qui est naturellement très favorable aux échanges thermiques et permet une régulation optimale de la température de la pièce dans laquelle débouche la piscine (1). Celle-ci étant de préférence prévue, pour le plaisir des habitants de la maison, comme un lieu de baignade, elle est entourée par des plages (8, 8') destinées à ses usagers. La régulation thermique qui se produit dans cette pièce doit pouvoir être, au moins partiellement, retransmise aux pièces connexes via les parois (9, 10), lesquelles doivent par conséquent également être prévues dans un matériaux à basse impédance thermique.

[0026] Il est à noter que l'un des aspects clés de l'invention tient à l'inertie thermique de la masse d'eau, qui lui permet de rester beaucoup plus froide que l'air en cas de forte chaleur, et dont la température augmente beaucoup plus lentement que celle de l'air et permet de lisser les écarts thermiques de l'air ambiant.

[0027] A l'inverse, au cours des mois plus froids, la température de l'eau, sensiblement plus élevée que celle de l'air, peut être maintenue à un niveau prédéterminé sans dépense excessive d'énergie, et permet une continuité de l'action régulatrice de la masse d'eau chaude.

[0028] Ainsi, selon l'exemple donné auparavant, une piscine contenant par exemple 80 m³ d'eau à 27°C ne nécessite pas de dépense importante pour être maintenue à cette température, pas plus d'ailleurs que pour être élevée d'1 °C à 2°C. Pour une maison individuelle dont les murs extérieurs et la toiture sont réalisés, dans les règles de l'art, de manière à garantir une bonne isolation thermique, le gain en dépenses énergétiques pour l'utilisateur peut être supérieur à 50% par rapport à un système classique. Encore faut-il bien entendu que le volume d'eau, c'est-à-dire le bassin, soit implanté de manière judicieuse à l'intérieur de la maison, et que les parois soient construites en des matériaux appropriés. Le niveau relativement faible de l'énergie requise permet d'ailleurs d'avoir recours à des sources actuellement plus marginales (énergie solaire, énergie éolienne) qui procurent elles-mêmes des économies financières, au moins à long terme.

[0029] Cette double économie d'énergie, alliée au plaisir que peut procurer l'existence d'une piscine dans un local, constitue un autre avantage à mettre au crédit de l'invention.

Revendications

1. Système de régulation de température pour maisons particulières ou collectives, apte à assurer une température ambiante confortable par chauffage ou refroidissement de l'air ambiant éventuellement en coopération avec un dispositif de chauffage ou de refroidissement auxiliaire classique, caractérisé en ce qu'il est basé sur une piscine remplie d'eau à température réglable et dont les parois latérales sont disposées au moins partiellement au-dessus du sol de l'étage de l'habitation le plus bas.

2. Système de régulation de température pour maisons selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fond de la piscine est disposé au-dessus du sol de l'étage d'habitation le plus bas.

3. Système de régulation de température pour maisons selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des passages sont prévus sous le fond de la piscine pour la circulation de l'air ambiant.

4. Système de régulation de température pour maisons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la piscine est disposée dans un périmètre placé centralement par rapport au bâtiment formant la maison.

5. Système de régulation de température pour maisons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume de la piscine constitue entre 10 et 25% du volume habitable de la maison.

6. Système de régulation de température pour maisons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de l'eau remplissant la piscine est maintenue entre 23 et 29°C.

7. Système de régulation de température pour maisons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois de la piscine sont réalisées en un matériau présentant une bonne aptitude aux transferts thermiques.

8. Système de régulation de température pour maisons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des parois est en matériau transparent de type verre.

Dessins