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WO2011089340A1 - Dispositif préfabriqué permettant de créer un élément de construction, et élément de construction comprenant au moins deux tels dispositifs - Google Patents

Dispositif préfabriqué permettant de créer un élément de construction, et élément de construction comprenant au moins deux tels dispositifs Download PDF

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WO2011089340A1
WO2011089340A1 PCT/FR2011/000033 FR2011000033W WO2011089340A1 WO 2011089340 A1 WO2011089340 A1 WO 2011089340A1 FR 2011000033 W FR2011000033 W FR 2011000033W WO 2011089340 A1 WO2011089340 A1 WO 2011089340A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
panels
ribs
air
thickness
wood
Prior art date
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Application number
PCT/FR2011/000033
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English (en)
Inventor
Guy Diemunsch
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/90—Passive houses; Double facade technology

Definitions

  • Prefabricated device for creating a construction element and construction element comprising at least two such devices
  • the present invention relates to a prefabricated device for creating a construction element, composed of at least three panels, including at least two end panels and at least one intermediate panel made of thermally insulating and rigid material, assembled in such a way that between each pair of panels, an air gap constitutes the main thermal insulation.
  • GB-A-2,039,601 a device of the type presented in the preamble above.
  • the insulation is created by the interior honeycomb structure, weakly conductive.
  • This device uses a high amount of materials, compared to the volume of air.
  • the junction between two adjacent devices is not very satisfactory, so that it must generally be supplemented by the use of auxiliary systems, such as a beam type IPN.
  • the invention is remarkable in that the panels comprise a plurality of horizontal ribs which are spaced so as to subdivide the air strip into strips, so as to limit the natural convection of the air, and in that the device has, on at least one of its lateral edges, at least one main vertical rib, so as to define with an identical device an interlocking and airtight zone, formed by a succession of such ribs; , extending staggered between the two end panels.
  • the device may have all or some of the following features:
  • the panels furthermore comprise, between their lateral edges, a plurality of intermediate vertical ribs extending staggered between the two end panels, so as to reduce heat loss by conduction but also to increase the rigidity of the device, these secondary vertical ribs subdividing each band into elementary cavities - side views, the horizontal ribs extend in continuity from each other
  • the horizontal ribs and / or the intermediate vertical ribs comprise at least one zone of reduced cross section, so as to limit the transfer of heat by conduction
  • the panels are made of natural wood, or synthetic wood, or a mixture of natural wood and synthetic wood.
  • At least one inner and / or outer facing is attached to at least one end panel.
  • the or each facing is made of plastic, so as to remove the installation of internal vapor barrier and / or outdoor rain cover.
  • At least one additional film or layer (1c), such as vapor barrier and / or rain cover and / or reflector and / or acoustic insulation is immobilized (e) being sandwiched between two adjacent panels.
  • the invention mainly uses two high-performance, inexpensive and available insulators: air (more than 65% of the volume) and wood (less than 35% of the volume).
  • air more than 65% of the volume
  • wood less than 35% of the volume.
  • These elements make it possible to quickly and easily create building elements, bearing or not.
  • the mechanical, thermal and acoustic properties of the load-bearing walls thus created are superior in all respects to the timber load-bearing walls composed of two external faces associated with vertical and possibly horizontal frames and an integrated insulator.
  • These building elements, object of the invention can be dressed, inside and outside the building, as standard wood partitions, but can also be factory equipped with all or part of the siding.
  • the wall elements may incorporate components such as vapor barrier and / or rain cover and / or heat reflector and / or noise reducer.
  • the invention also relates to a construction element, of the wall type, comprising at least two devices as above, two adjacent devices delimiting an interlocking and sealing zone.
  • this element of construction further comprises a corner post, defining two additional nesting and sealing zones, with the two devices fixed on this post.
  • Figure 1 shows, in general view, a construction element made according to the invention.
  • FIG. 2 represents, in a general view, a device according to the invention, making it possible to produce the element of FIG. 1.
  • FIG. 3 represents, in a general view, a panel belonging to the device of FIG. 2.
  • Figure 4 shows, in exploded detail, the constituent members of the device of the invention.
  • FIG 5 shows, in detail, the constituent members of Figure 4, once assembled.
  • Figure 6 shows, in detail, the principle of assembling a device with another identical device.
  • FIG. 7 represents, in detail, a vertical section of the device of the invention
  • FIG. 8 represents, in detail and from above, the principle of transfer of heat by conduction along the device of the invention
  • FIG. 9 and 10 show an exploded overall view and overall assembled view, a variant of the invention.
  • FIG. 11 represents, in exploded detail view, another variant of the invention
  • FIG. 12 represents, as a whole, another variant of the invention.
  • Figure 13 is a top view, illustrating the mounting of two identical devices according to the invention.
  • the invention relates to a prefabricated device that makes it possible very easily and very quickly to create a construction element, such as a wall, by interlocking and for example by pegging.
  • This device is made in the factory using a plurality of standard planar components made of thermally insulating and rigid material, preferably wood.
  • Each prefabricated device (1) consists of two end panels respectively outer (6) and inner (6 ') and at least one intermediate panel (7).
  • the device comprises between three and six intermediate panels, thus delimiting between four and seven air knives.
  • the height of the prefabricated device (1) and therefore that of the panels (6), (6 ') and (7) will adapt to the different construction standards of the countries or regions of the world where this product will be marketed, for example 2.7 m.
  • the panels are fixed together in staggered rows to generate interlocking spaces (11). More specifically, with reference in particular to FIGS. 6 and 13, the lateral edges (6-1), (6'-1) and (7-1) of the panels of the element on the left form a slot, in this sense that we find a succession of edges recessed and protruding.
  • IN and OUT respectively indicate the inside and the outside of the enclosure, bordered by the construction element.
  • the four panels are provided with vertical ribs, said main (NV), which are directed transversely towards the adjacent panel, inwardly.
  • the other lateral edges (6-2), (6'-2) and (7-2) of the panels, belonging to a device identical on the right in FIGS. 6 and 13, form slots, however, being devoid of of rib.
  • the facing edges (6'-1) and (6'-2) of the inner panels (6 ') are chamfered so as to bear against each other, by cooperation of forms.
  • the junction between two elements allows a satisfactory continuity.
  • This nesting zone also provides an airtight function, without however creating a thermal bridge.
  • This airtightness is conferred by the contacting of at least two main vertical ribs, with the panels of the same identical device. This is shown in Figure 13 by the references 6-1 and 7-2 on the one hand, and 7-1 and 6 -2 on the other hand.
  • These contact areas, forming seals are not sensitive to the relative movements of the devices between them, whether they are due to thermal expansion or movement of the building.
  • Such contact can be provided by at least two methods, namely gluing or screw tightening, the latter ensuring sufficient pressure over the entire height of the joint. These two assembly methods also ensure the mutual attachment of two adjacent identical devices.
  • This fixing devices (1) between them can be completed or replaced by an additional means, for example using dowels (3).
  • the realization of the wall angles is possible, whatever the angle, by bevelling the prefabricated element (1) so as to obtain wall elements (4) and (5).
  • corner posts will be used which reproduce the interlocking areas (11). These posts will also allow the ground fixing of the building to increase its seismic resistance.
  • This attachment will be provided, for example, by means of a lag bolt or a metal reinforcement implanted (e) in the length of each of the poles.
  • the standard panels have ribs, different from those NV described above.
  • the plurality of components constitutes a plurality of layers including air blades (20), see in particular FIG. 8.
  • the aforementioned ribs subdivide these blades, as will be seen here. -after.
  • Each ribbed panel comprises a plurality of horizontal ribs (10), visible in particular in Figure 3, which participate first of all in the rigidity of the partition. However, their main function is to improve thermal insulation. It is for this purpose that these ribs advantageously have a profile having a thinned zone A. Such a profile, triangular or similar, allows to limit the transfer of heat by conduction.
  • This plurality of horizontal ribs creates a plurality of strips (B) in which air, one of the best insulators available (conduction of 0.024 W / m. ° C) but especially the best insulator in terms of ratio performance / cost, is imprisoned. To do this, it is advantageous that the height of the strips is sufficiently small so that the air effectively acts as an insulator.
  • the vertical space between the horizontal ribs is calculated so as to limit natural convection and thus to create strips whose thermal resistance approaches that of a still air layer of the same thickness.
  • At least one panel carries two vertical ribs and / or two horizontal ribs, on its opposite faces. This can, in some cases, simplify the manufacturing process. Moreover, as for the horizontal ribs, one can foresee these vertical ribs have at least one thinned section, which limits the transfer of heat by conduction.
  • the ribs (9) subdivide each air band (B) into a plurality of elementary cavities (C) visible in particular in FIG. 3.
  • the ribs (9) have a thickness (e9 ), which is greater than that (e7) of the intermediate panels. In this way, not only the length that the heat has to travel is increased, but also this path is narrower which increases the thermal resistance.
  • these vertical ribs (9) advantageously equip the device of the invention, when it forms a bearing wall.
  • they are optional in the case of a non-load bearing wall. It can be in this case partial in the direction of the height for the high panels to withstand high bending force (high wind) or absent for non-load bearing walls not having to withstand bending.
  • the wall element will be composed of two end panels and at least one intermediate panel, so as to limit radiation heat transmission. Indeed, the amount of heat transmitted by radiation is very much divided by the number of air knives. The maximum number of panels is defined by the insulation and load resistance objectives of the building.
  • Interior and / or exterior siding may be prefabricated and optionally assembled in the factory with the same methods as the wall components.
  • the materials of the facing panels are wood or more preferably plastics that avoid the installation of vapor barrier and / or rain cover.
  • vapor barrier and / or rain and / or reflector and / or soundproofing can be sandwiched between any one or more pairs of components of the wall including the facings, so as to avoid their installation on site.
  • the thickness of the prefabricated device (1) will be adapted on the one hand to the architects' request, on the other hand to the vertical load to be supported and finally to the thermal insulation to be achieved.
  • each end panel has a thickness (e6, e6 ') of between 5 and 22 mm, in particular between 10 and 22 mm, while each intermediate panel has a thickness (e7) of between 3 and 15 mm, in particular between 3 and 15 mm; and 8 mm ( Figure 8). These thicknesses do not take into account the ribs carried by these panels.
  • Each vertical rib (9) has a thickness (e9) of between 5 and 25 mm, preferably between 15 and 25 mm. These different thicknesses of ribs are "average" thicknesses, taking into account ribs whose thickness is not constant.
  • each air band has a height (HB) of between 50 and 300 mm, in particular between 50 and 125 mm. ( Figure 3). This height corresponds to the spacing between two successive horizontal ribs.
  • each air gap has a thickness (e) of between 20 and 100 mm, in particular between 50 and 100 mm (FIG. 8)
  • the distance (d9) separating two intermediate vertical ribs is between 200 and 500 mm, in particular around 250 mm (FIG. 8)
  • This distance is taken between the middle of the two adjacent ribs.
  • an advantageous aspect of the invention is achieved by combining an air gap thicker than the web height, for example a value (e) of 70 mm with a value (HB) of 50 mm.
  • optional facing panels (21) whose shapes are standardized. They comprise passages (22), (23) and (24) for either wiring or recessed pipework.
  • the passages (23) also constitute the ventilation chimneys of the exterior cladding.
  • the height of the cladding panels may be different from that of the partition and this according to the needs of builders and architects. For example, a shorter interior facing to take into account the thickness of the floor and the installation of the ceiling and a longer outer siding, or vice versa.
  • the methods of making the panels (6), (6 ') and (7) may be as follows:
  • Recomposed wood panels (oriented slats) molded / pressed
  • recomposed wood panels wood powder associated with cleats for (10) and vertical frames (9) of solid wood
  • recomposed wood panels (oriented slats) or sliced wood panels associated with cleats for (10) and vertical frames (9) made of steel profile.
  • the possible methods of realization for the prefabricated element (1) with or without facing are gluing, nailing and screwing.
  • the fact that the panels (6) are offset relative to each other greatly simplifies the application of nail and / or screw assembly solutions.
  • vapor barrier and / or rain shield and / or heat reflector and / or noise reducer in the form of layer (25) up to several centimeters thick it will promote assembly by nail and / or or screws at least for the two adjacent panels that take this additional sandwich element.
  • Thermal insulation is provided in two ways: Due to the staggered arrangement, the heat transfer by conduction in the wood is considerably longer (see reference 12 in FIG. 5). Whereas in a 200 mm thick wooden wall typically having a vertical beam of 160 x 45 mm (e p ) every 50 cm, the heat circulating through the vertical and horizontal frames travels at most 200 mm, in the case of the invention this same heat travels at least 450 mm (see reference 19 in Figure 8). Indeed, the specific profile of the horizontal ribs (10), which comprises at least a very small section, for example the triangle, reduces the conduction in the latter to a level close to zero. Any profile having at least one section close to zero can be used as a horizontal framework (10). Only conduction through vertical frames is therefore taken into account. However, along these 450 mm of travel, at least 250 mm are made through a reduced thickness as soon as e7 is less than e p / 4. The conductive thermal resistance is thus at least doubled, which therefore reduces conductive heat loss.
  • the industrial applications of this invention relate to the manufacture of the wall or partition as well as the shell construction industry.

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Abstract

Ce dispositif préfabriqué est composé d'au moins trois panneaux, dont au moins deux panneaux d'extrémité (7) et au moins un panneau intermédiaire (6) réalisés en matière thermiquement isolante et rigide, assemblés de telle manière qu'entre chaque couple de panneaux, une lame d'air (20) constitue l'isolant thermique principal. Selon l'invention les panneaux (6) comportent une pluralité de nervures horizontales (10) qui sont espacées de manière à subdiviser la lame d'air (20) en bandes (B), de façon à limiter la convection naturelle de l'air et le dispositif présente, sur au moins un de ses bords latéraux, au moins une nervure verticale principale, de façon à définir avec un dispositif identique une zone d'emboîtement et d'étanchéité formée par une succession de telles nervures, s'étendant en quinconce entre les deux panneaux d'extrémité.

Description

Dispositif préfabriqué permettant de créer un élément de construction, et élément de construction comprenant au moins deux tels dispositifs
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un dispositif préfabriqué permettant de créer un élément de construction, composé d'au moins trois panneaux, dont au moins deux panneaux d'extrémité et au moins un panneau intermédiaire réalisés en matière thermiquement isolante et rigide, assemblés de telle manière qu'entre chaque couple de panneaux, une lame d'air constitue l'isolant thermique principal.
État de la technique
La réalisation d'un mur de bâtiment parfaitement isolé et mécaniquement performant nécessite aujourd'hui beaucoup d'activités manuelles ainsi que la gestion de différents matériaux sur le chantier de ce bâtiment.
Même dans le cas d'utilisation de matériaux tel que le bois on constate peu de simplification dans la conception des murs et des cloisons.
En fait, même si les éléments constituant le principal de la structure mécanique du bâtiment peuvent être préfabriqués, la plupart des matériaux du gros œuvre sont mis en forme sur place générant des transports multiples, des coûts importants, des délais longs et des erreurs de réalisation.
Une fois le mur réalisé et le gros œuvre terminé, intervient la mise en place des parements extérieurs, de l'isolation et des parements intérieurs. Toutes ces opérations recréent les mêmes problèmes et les mêmes risques que la réalisation du gros œuvre.
Enfin cette méthode de travail génère des déchets nombreux et différents qu'il faut alors gérer.
Les différentes solutions actuelles sont les suivantes. On connaît tout d'abord des murs et cloisons minérales (béton, briques, plâtre, ...). Leurs techniques de préfabrication existent en particulier pour le béton, mais elles ne sont utilisées que pour la construction d'immeubles, de sites industriels et de bureaux. Ces techniques imposent une très forte standardisation peu compatible avec les souhaits des architectes et des concepteurs de maisons individuelles. De plus le transport de murs préfabriqués en béton impose, en raison du poids, des méthodes de transport coûteuses qui ne sont économiquement viables pour des quantités importantes.
En ce qui concerne les cloisons on peut considérer que la plupart des produits sont aujourd'hui préfabriqués et uniquement mis en forme sur site (exemple des carreaux de plâtre).
On connaît aussi des murs et cloisons en matières végétales (bois, ...). Malgré l'existence de plusieurs propositions visant des méthodes industrielles de réalisation de murs préfabriqués en matières végétales, on constate qu'elles ne se sont pas développées car insuffisamment souples pour le positionnement des portes et des fenêtres. Les besoins des clients transforment finalement la préfabrication en réalisation spécifique qui, en fait, déplace la réalisation du mur du lieu de construction à un atelier. L'avantage est d'améliorer les conditions de travail, les inconvénients sont le transport de sous ensembles encombrants, l'assemblage sur place et la gestion des erreurs inhérentes à la réalisation de produits uniques.
La réalisation de cloisons bois est aujourd'hui équivalente à la réalisation de cloisons telles qu'avec des plaques composées de carton, de plâtre et d'isolant. On ne trouve pas à ce jour de cloisons en matières végétales préfabriquées prêtes à poser.
On connaît d'autres solutions, comme des bardages métalliques, ou panneaux composites. On peut considérer que la plupart des bardages sont préfabriqués. Par contre, le mur en lui-même n'est pas préfabriqué puisque que la structure portante sur laquelle le bardage sera fixé est souvent montée sur place. Des bardages incluant les fonctions d'isolations existent (panneaux composites). En général les bardages sont découpés sur le lieu de construction pour l'implantation des portes et des fenêtres. Ces technologies sont principalement réservées à des bâtiments industriels.
Enfin on connaît, par GB-A-2,039,601 , un dispositif du type présenté dans le préambule ci-dessus. Dans cette solution, l'isolation est créée par la structure intérieure en nid d'abeilles, faiblement conductrice. Ce dispositif utilise une quantité élevée de matériaux, par comparaison avec le volume d'air. De plus, la jonction entre deux dispositifs adjacents n'est pas très satisfaisante, de sorte qu'elle doit en général être complétée par l'utilisation de systèmes auxiliaires, tels une poutre de type IPN.
Objet de l'invention
Compte tenu de ce qui précède, il y a une forte opportunité pour créer des murs préfabriqués sur le marché du bâtiment. En particulier, ces murs préfabriqués, porteurs ou non porteurs, sont utilisables pour des habitations et petits immeubles à usage d'habitation ou professionnels.
Ceci étant précisé, l'invention est remarquable en ce que les panneaux comportent une pluralité de nervures horizontales qui sont espacées de manière à subdiviser la lame d'air en bandes, de façon à limiter la convection naturelle de l'air, et en ce que le dispositif présente, sur au moins un de ses bords latéraux, au moins une nervure verticale principale, de façon à définir avec un dispositif identique une zone d'emboîtement et d'étanchéité à l'air, formée par une succession de telles nervures, s'étendant en quinconce entre les deux panneaux d'extrémité.
Le dispositif peut présenter tout ou partie des caractéristiques suivantes :
- les panneaux comportent en outre, entre leurs bords latéraux, une pluralité de nervures verticales intermédiaires s'étendant en quinconce entre les deux panneaux d'extrémité, de façon à réduire les pertes de chaleur par conduction mais aussi à augmenter la rigidité du dispositif, ces nervures verticales secondaires subdivisant chaque bande en cavités élémentaires - vues de côté, les nervures horizontales s'étendent dans la continuité les unes des autres
- les nervures horizontales et/ou les nervures verticales intermédiaires comportent au moins une zone de section réduite, de manière à limiter le transfert de la chaleur par conduction
- il est prévu deux panneaux d'extrémité et entre trois et six panneaux intermédiaires, définissant entre quatre et sept lames d'air.
- les panneaux sont réalisés en bois naturel, ou en bois synthétique, ou en un mélange de bois naturel et de bois synthétique.
- au moins un parement intérieur et/ou extérieur est fixé sur au moins un panneau d'extrémité.
- le ou chaque parement est réalisé en matière plastique, de manière à supprimer l'installation de pare vapeur intérieur et/ou de pare pluie extérieur.
- au moins un film ou couche additionnel(le), tel que pare vapeur et/ou pare pluie et/ou réflecteur et/ou isolant acoustique est immobilisé(e) en étant pris en sandwich entre deux panneaux adjacents.
Dans sa variante préférée l'invention utilise principalement deux isolants performants, peu coûteux et disponibles : l'air (plus de 65% du volume) et le bois (moins de 35% du volume). Ces éléments permettent de créer rapidement et facilement des éléments de construction, porteurs ou non. Les propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques des murs porteurs ainsi créés sont supérieures en tout point aux murs porteurs bois composés de deux faces externes associées à des ossatures verticales et éventuellement horizontales et d'un isolant intégré. Ces éléments de construction, objet de l'invention, peuvent être habillés, à l'intérieur et à l'extérieur du bâtiment, tout comme des cloisons bois standards, mais peuvent aussi êtres équipés en usine de tout ou partie des parements. Les éléments de murs peuvent intégrer des composants tels que pare vapeur et/ou pare pluie et/ou réflecteur de chaleur et/ou réducteur de bruit. Ces éléments sont réalisés avec des pièces standardisées afin de simplifier la fabrication et donc de réduire les coûts de production. Les espaces pour portes et fenêtres peuvent être découpés aussi facilement qu'avec une cloison en béton cellulaire. Ces opérations peuvent être effectuées en usine ou après assemblage sur site. Ces espaces pour portes et fenêtres peuvent aussi être préfabriqués.
L'invention concerne aussi un élément de construction, du type mur, comprenant au moins deux dispositifs tels que ci-dessus, deux dispositifs adjacents délimitant une zone d'emboîtement et d'étanchéité.
Selon une variante avantageuse, cet élément de construction comprend en outre un poteau d'angle, définissant deux zones d'emboîtement et d'étanchéité supplémentaires, avec les deux dispositifs fixés sur ce poteau.
Description sommaire des dessins
L'invention va être décrite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 représente, en vue d'ensemble, un élément de construction réalisé conformément à l'invention.
La figure 2 représente, en vue d'ensemble, un dispositif conforme à l'invention, permettant de réaliser l'élément de la figure 1.
La figure 3 représente, en vue d'ensemble, un panneau appartenant au dispositif de la figure 2.
La figure 4 représente, en vue de détail éclatée, les organes constitutifs du dispositif de l'invention.
La figure 5 représente, en vue de détail, les organes constitutifs de la figure 4, une fois assemblés.
La figure 6 représente, en vue de détail, le principe d'assemblage d'un dispositif avec un autre dispositif identique.
La figure 7 représente, en vue de détail, une coupe verticale du dispositif de l'invention
La figure 8 représente, en vue de détail et de dessus, le principe de transfert de la chaleur par conduction le long du dispositif de l'invention
Les figures 9 et 10 représentent, en vue d'ensemble éclatée puis en vue d'ensemble montée, une variante de l'invention. La figure 11 représente, en vue de détail éclatée, une autre variante de l'invention
La figure 12 représente, en vue d'ensemble, encore une autre variante de l'invention, et
La figure 13 est une vue de dessus, illustrant le montage de deux dispositifs identiques, conformes à l'invention.
Description d'un mode préférentiel de l'invention
L'invention concerne un dispositif préfabriqué qui permet de créer très facilement et très rapidement un élément de construction, tel qu'un mur, par emboîtement et par exemple par chevillage. Ce dispositif est réalisé en usine à l'aide d'une pluralité de composants plans standards réalisés en matière thermiquement isolante et rigide, de préférence en bois.
Chaque dispositif préfabriqué (1 ) est constitué de deux panneaux d'extrémité respectivement extérieur (6) et intérieur (6') et d'au moins un panneau intermédiaire (7). Dans les exemples décrits, il est prévu deux panneaux intermédiaires (7) délimitant trois lames d'air avec les panneaux d'extrémité, comme cela va être détaillé dans ce qui suit. De façon avantageuse, le dispositif comprend entre trois et six panneaux intermédiaires, délimitant ainsi entre quatre et sept lames d'air. La hauteur du dispositif préfabriqué (1 ) et donc celle des panneaux (6), (6') et (7) s'adaptera aux différents standards de construction des pays ou régions du monde où ce produit sera commercialisé, par exemple 2,7 m.
La largeur du dispositif préfabriqué (1 ) et par conséquent celle des panneaux (6), (6') et (7) sera choisie de manière à simplifier:
• la manipulation,
• l'assemblage sur site,
• le transport entre le site de préfabrication et le site de construction.
On choisira par exemple une largeur de 1 ,125 mètre pour le dispositif global (1 ) et de 1 mètre pour chaque panneau. Pour créer un mur de 10 m de long il faudra donc assembler entre eux 10 dispositifs préfabriqués soit environ 2 heures de travail.
Pour faciliter l'assemblage des dispositifs préfabriqués entre eux, les panneaux sont fixés ensemble en quinconce pour générer des espaces d'emboîtement (11 ). De façon plus précise, en référence notamment aux figures 6 et 13, les bords latéraux (6-1 ), (6'-1 ) et (7-1 ) des panneaux de l'élément de gauche forment un créneau, en ce sens qu'on retrouve une succession de bords en retrait et en saillie. Sur ces figures on note IN et OUT respectivement l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte, bordée par l'élément de construction.
De plus, trois des quatre panneaux sont pourvus de nervures verticales, dites principales (NV), qui sont dirigées transversalement en direction du panneau adjacent, vers l'intérieur. De façon analogue, les autres bords latéraux (6-2), (6'-2) et (7-2) des panneaux, appartenant à un dispositif identique à droite sur les figures 6 et 13, forment des créneaux en étant cependant dépourvus de nervure. Enfin, les bords en regard (6'-1 ) et (6'-2) des panneaux intérieurs (6') sont chanfreinés de façon à prendre appui l'un contre l'autre, par coopération de formes.
Une fois les deux éléments assemblés (figure 13), les nervures verticales (NV) des deux bords en saillie prennent appui contre les panneaux de l'autre élément. On retrouve ainsi une zone d'emboîtement (11 ) entre les deux éléments, dans laquelle ces nervures s'étendent entre les panneaux d'extrémité (6) de façon décalée deux à deux, à savoir en quinconce.
Grâce à la zone d'emboîtement (11) ainsi formée, la jonction entre deux éléments permet une continuité satisfaisante. Cette zone d'emboîtement assure également une fonction d'étanchéité à l'air, sans cependant créer de pont thermique. Cette étanchéité à l'air est conférée par la mise en contact d'au moins deux nervures verticales principales, avec les panneaux du dispositif identique voisin. Ceci est matérialisé sur la figure 13 par les références 6-1 et 7-2 d'une part, ainsi que 7-1 et 6 -2 d'autre part. Ces zones de contact, formant joints d'étanchéité, ne sont pas sensibles aux mouvements relatifs des dispositifs entre eux, qu'ils soient dus à l'expansion thermique ou aux mouvements du bâtiment. Un tel contact peut être assuré selon au moins deux méthodes, à savoir le collage ou le serrage par vis, cette dernière assurant une pression suffisante sur toute la hauteur du joint. Ces deux méthodes d'assemblage assurent aussi la fixation mutuelle de deux dispositifs identiques adjacents.
Cette fixation des dispositifs (1) entre eux peut être complétée ou remplacée par un moyen supplémentaire, par exemple en utilisant des chevilles (3). La réalisation des angles de mur est possible, quel que soit l'angle, en biseautant l'élément préfabriqué (1) de manière à obtenir des éléments de mur (4) et (5). De préférence, dans le but d'assurer l'étanchéité à l'air dans les régions où cela est requis, on utilisera des poteaux de coin reproduisant les zones d'emboîtement (11). Ces poteaux permettront aussi la fixation au sol du bâtiment pour augmenter sa résistance sismique. Cette fixation sera assurée, par exemple, au moyen d'un tirefond ou d'une armature métallique implanté(e) dans la longueur de chacun des poteaux.
Les panneaux standards comportent des nervures, différentes de celles NV décrites ci-dessus. Lors de l'assemblage, par exemple par collage ou vissage, la pluralité de composants constitue une pluralité de couches incluant des lames d'air (20), voir notamment figure 8. Les nervures précitées subdivisent ces lames, comme on va le voir ci-après.
Chaque panneau nervuré comporte une pluralité de nervures horizontales (10), visibles notamment en figure 3, qui participent tout d'abord à la rigidité de la cloison. Toutefois, leur fonction principale est d'améliorer l'isolation thermique. C'est dans ce but que ces nervures ont avantageusement un profil possédant une zone amincie A. Un tel profil, de forme triangulaire ou analogue, permet de limiter le transfert de la chaleur par conduction.
Cette pluralité de nervures horizontales crée une pluralité de bandes (B) dans lesquelles de l'air, l'un des meilleurs isolants disponibles (conduction de 0,024 W/m.°C) mais surtout le meilleur isolant en termes de rapport performances/coût, est emprisonné. Pour ce faire, il est avantageux que la hauteur des bandes soit suffisamment petite afin que l'air agisse effectivement comme un isolant. L'espace vertical entre les nervures horizontales est calculé de manière à limiter la convection naturelle et donc à créer des bandes dont la résistance thermique approche celle d'une couche d'air immobile de même épaisseur.
Comme le montre notamment la figure 7, les différentes nervures horizontales sont disposées dans le prolongement les unes des autres, vues de côté. On remarque donc la différence avec l'agencement en quinconce des nervures verticales. On peut cependant prévoir de décaler mutuellement deux nervures horizontales, selon une faible hauteur inférieure à 10% de la hauteur des bandes d'air. De façon surprenante, cet agencement de type échangeur à plaques, entre deux bandes d'air successives, est avantageux pour réduire les échanges de chaleur entre les deux panneaux d'extrémité du dispositif.
On retrouve aussi une pluralité de nervures verticales, dites secondaires (9), visibles par exemple sur les figures 3 et 5, dont la hauteur est égale à l'épaisseur de la lame d'air, qui constitue une ossature verticale. Ces nervures secondaires sont disposées entre les deux bords latéraux opposés, de façon régulière sur toute la largeur des panneaux. Ces nervures s'étendent entre les panneaux d'extrémité (6) et (6') de façon décalée deux à deux, de façon à former plusieurs zones en quinconce Q (figure 5). Cette disposition permet à la pluralité de nervures verticales d'assurer tout d'abord une fonction principale de résistance à la charge verticale, mais aussi d'augmenter la rigidité globale ainsi que le chemin que la chaleur doit parcourir par conduction.
A titre de variante non représentée, on peut prévoir qu'au moins un panneau porte deux nervures verticales et/ou deux nervures horizontales, sur ses faces opposées. Ceci peut, dans certains cas, simplifier le processus de fabrication. De plus, comme pour les nervures horizontales, on peut prévoir que ces nervures verticales présentent au moins une section amincie, ce qui permet de limiter le transfert de la chaleur par conduction.
Les nervures (9) subdivisent chaque bande d'air (B) en une pluralité de cavités élémentaires (C) visibles notamment en figure 3. De façon avantageuse, comme illustré à la figure 8, les nervures (9) présentent une épaisseur (e9), qui est supérieure à celle (e7) des panneaux intermédiaires. De la sorte, non seulement la longueur que la chaleur doit parcourir est augmentée, mais aussi ce chemin est plus étroit ce qui augmente la résistance thermique.
On notera que ces nervures verticales (9) équipent avantageusement le dispositif de l'invention, lorsque celui-ci forme un mur porteur. En revanche, elles sont optionnelles dans le cas d'un mur non porteur. Elle peuvent être dans ce cas partielles dans le sens de la hauteur pour les panneaux de grande hauteur devant résister à d'important effort de flexion (grand vent) ou absentes pour les murs non porteur ne devant pas résister à la flexion.
L'élément de mur sera composé de deux panneaux d'extrémité et d'au moins un panneau intermédiaire, de manière à limiter la transmission de chaleur par rayonnement. En effet, la quantité de chaleur transmise par rayonnement est très approximativement divisée par le nombre de lames d'air. Le nombre maximum de panneaux est défini par les objectifs d'isolation et de résistance à la charge du bâtiment.
Des parements intérieurs et/ou extérieurs peuvent être préfabriqués et optionnellement assemblés en usine avec les mêmes méthodes que les composants du mur. Les matériaux des panneaux de parement sont le bois ou plus avantageusement les matières plastiques qui évitent l'installation de pare vapeur et/ou de pare pluie.
D'autres composants sous forme de couche mince tels que pare vapeur et/ou pare pluie et /ou réflecteur et/ou insonorisant peuvent être intégrés en sandwich entre un ou plusieurs couples quelconques de composants du mur y compris les parements, de manière à éviter leur installation sur site. L'épaisseur du dispositif préfabriqué (1) sera adaptée d'une part à la demande des architectes, d'autre part à la charge verticale à supporter et enfin à l'isolation thermique à atteindre.
Les dimensions caractéristiques sont par exemple les suivantes :
- chaque panneau d'extrémité présente une épaisseur (e6, e6') comprise entre 5 et 22 mm, notamment entre 10 et 22 mm, alors que chaque panneau intermédiaire présente une épaisseur (e7) comprise entre 3 et 15 mm, notamment entre 3 et 8 mm (figure 8). Ces épaisseurs ne tiennent pas compte des nervures portées éventuellement par ces panneaux.
- chaque nervure verticale (9) présente une épaisseur (e9) comprise entre 5 et 25 mm, de préférence entre 15 et 25 mm. Ces différentes épaisseurs de nervures sont des épaisseurs « moyennes », tenant compte de nervures dont l'épaisseur ne serait pas constante.
- chaque bande d'air présente une hauteur (HB) comprise entre 50 et 300 mm, notamment entre 50 et 125 mm. (figure 3). Cette hauteur correspond à l'écartement entre deux nervures horizontales successives.
- chaque lame d'air présente une épaisseur (e) comprise entre 20 et 100 mm, notamment entre 50 et 100 mm (figure 8)
- la distance (d9) séparant deux nervures verticales intermédiaires est comprise entre 200 et 500 mm, notamment voisine de 250 mm (figure 8)
Cette distance est prise entre le milieu des deux nervures adjacentes.
On notera qu'un aspect avantageux de l'invention est atteint en combinant une lame d'air plus épaisse que la hauteur de bande, par exemple une valeur (e) de 70 mm avec une valeur (HB) de 50 mm.
On peut prévoir, comme montré en figure 9, des panneaux de parements optionnels (21 ), dont les formes sont standardisées. Ils comportent des passages (22), (23) et (24) pour soit des câblages, soit des tuyauteries encastrées. Les passages (23) constituent aussi les cheminées de ventilation du parement extérieur.
La hauteur des panneaux de parement pourra être différente de celle de la cloison et ce en fonction des besoins des constructeurs et des architectes. Par exemple, un parement intérieur plus court afin de tenir compte de l'épaisseur du plancher et de l'implantation du plafond et un parement extérieur plus long, ou inversement.
Les méthodes de réalisation des panneaux (6), (6') et (7) pourront êtres les suivantes:
A) Pour des murs supportant des charges faibles: moulage de bois recomposé (poudre de bois).
B) Pour des murs supportant des charges importantes :
a. Panneaux de bois recomposé (lamelles orientées) moulé/pressé b. panneaux de bois recomposé (poudre de bois) associés à des tasseaux pour (10) et des ossatures verticales (9) en bois massif, c. panneaux de bois recomposé (lamelles orientées) ou panneaux de bois tranché associés à des tasseaux pour (10) et des ossatures verticales (9) en profilé acier.
C) Pour des murs supportant des charges très importantes : panneaux en lamellé collé massif intégrant les ossatures verticales (9) associés à des tasseaux pour (10).
D'autres matériaux peuvent être exploités par exemple des plastiques de recyclage compressés. L'usage de matériaux hydrofuges pour les panneaux de parement (21 ) présente l'avantage d'éviter la mise en place de pare vapeur en intérieur et de pare pluie en extérieur.
Les méthodes de réalisations possibles pour l'élément préfabriqué (1 ) avec ou sans parement sont le collage, le cloutage et le vissage. Le fait que les panneaux (6) sont décalés les uns par rapport au autres simplifie considérablement l'application des solutions d'assemblage par clou ou/et vis. Lors de l'intégration de pare vapeur et/ou pare-pluie et/ou réflecteur de chaleur et/ou réducteur de bruit sous forme de couche (25) pouvant atteindre plusieurs centimètres d'épaisseur, on favorisera l'assemblage par clou et/ou vis au moins pour les deux panneaux adjacents qui prennent cet élément additionnel en sandwich.
L'isolation thermique est assurée selon les deux façons suivantes : De par le montage en quinconce, le transfert de chaleur par conduction dans le bois voit son chemin considérablement allongé (voir référence 12 sur la figure 5). Alors que dans un mur en bois d'épaisseur 200 mm ayant typiquement une poutrelle verticale de 160 x 45 mm (ep) tous les 50 cm, la chaleur circulant par les ossatures verticales et horizontale parcourt au maximum 200 mm, dans le cas de l'invention cette même chaleur parcourt au moins 450 mm (voir référence 19 sur la figure 8). En effet le profil spécifique des nervures horizontales (10), qui comporte au moins une section très faible, par exemple le triangle, réduit la conduction dans ces dernières à un niveau proche de zéro. Tout profil ayant au moins une section proche de zéro est utilisable comme ossature horizontale (10). Seule la conduction au travers des ossatures verticales est donc prise en compte. Toutefois au long de ces 450 mm de parcours, au moins 250 mm se font au travers d'une épaisseur réduite dès que e7 est inférieure à ep/4. La résistance thermique par conduction est donc au moins doublée, ce qui donc réduit les pertes de chaleur par conduction.
Le transfert de chaleur par conduction et convection naturelle dans l'air est limité par la réduction de la hauteur des bandes (B) et par la multiplication des lames d'air (20). De ce fait la pluralité de nervures sera définie en fonction de la performance d'isolation souhaitée pour une épaisseur donnée. Plus l'espace vertical entre les nervures est faible, moins la cloison peut communiquer de la chaleur à l'air et plus cet air reste stable. La vitesse (voir référence 17 en figure 7) tend alors vers zéro et limite les transferts de chaleur par convection naturelle.
En comparaison avec les technologies exploitant des isolants en mousse ou matelas en fibre, le transfert par radiation sera plus important. Notons que la plupart des matériaux utilisables pour créer ces murs préfabriqués ont des émissivités proches de 1. La réduction des pertes de chaleur par rayonnement (référence 18 sur la figure 7) se fait par l'optimisation de l'épaisseur des panneaux, afin de réduire les températures des surfaces émettrices, et la multiplication des obstacles. En effet, le rayonnement est proportionnel à la différence des températures des corps élevées à la puissance quatre. Le fait de multiplier les panneaux réduit les écarts de températures (13) - (14), (14) - (15) et (15) - (16) par trois dans cet exemple (voir figure 7). On constate que finalement le rayonnement est aussi divisé par environ 3. Si cette technologie impose plus de matériaux pour atteindre le même niveau d'efficacité qu'une mousse ou un matelas de fibre, au final cette technologie sera plus économique quand on tient compte du coût total de l'isolant posé.
Les applications industrielles de cette invention concernent la fabrication du mur ou de la cloison ainsi que l'industrie du gros œuvre du bâtiment.

Claims

Revendications
1 ) Dispositif préfabriqué permettant de créer un élément de construction, notamment un mur, ce dispositif étant composé d'au moins trois panneaux, dont au moins deux panneaux d'extrémité (6, 6') et au moins un panneau intermédiaire (7) réalisés en matière thermiquement isolante et rigide, assemblés de telle manière qu'entre chaque couple de panneaux, une lame d'air (20) constitue l'isolant thermique principal, caractérisé en ce que les panneaux (6, 6', 7) comportent une pluralité de nervures horizontales (10) qui sont espacées de manière à subdiviser la lame d'air (20) en bandes (B), de façon à limiter la convection naturelle de l'air, et en ce que le dispositif présente, sur au moins un de ses bords latéraux, au moins une nervure verticale principale (NV), de façon à définir avec un dispositif identique une zone (11) d'emboîtement et d'étanchéité à l'air formée par une succession de telles nervures, s'étendant en quinconce entre les deux panneaux d'extrémité.
2) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les panneaux (6, 6', 7) comportent en outre, entre leurs bords latéraux, une pluralité de nervures verticales intermédiaires (9) s'étendant en quinconce entre les deux panneaux d'extrémité, de façon à réduire les pertes de chaleur par conduction mais aussi à augmenter la rigidité du dispositif, ces nervures verticales secondaires subdivisant chaque bande (B) en cavités élémentaires (C).
3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, vues de côté, les nervures horizontales (10) s'étendent dans la continuité les unes des autres. 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nervures horizontales (10) et/ou les nervures verticales intermédiaires (9) comportent au moins une zone de section réduite, de manière à limiter le transfert de la chaleur par conduction.
5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu deux panneaux d'extrémité et entre trois et six panneaux intermédiaires, définissant entre quatre et sept lames d'air.
6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les panneaux sont réalisés en bois naturel, ou en bois synthétique, ou en un mélange de bois naturel et de bois synthétique. 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque panneau d'extrémité (6, 6') présente une épaisseur (e6, e6') comprise entre 5 et 22 mm, notamment entre 10 et 22 mm, alors que chaque panneau intermédiaire (7) présente une épaisseur (e7) comprise entre 3 et 15 mm, notamment entre 3 et 8 mm.
8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque bande d'air (B) présente une hauteur (HB) comprise entre 50 et 300 mm, notamment entre 50 et 125 mm. 9) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame d'air (20) présente une épaisseur (e) comprise entre 20 et 100 mm, notamment entre 50 et 100 mm.
10) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la distance (d9) séparant deux nervures verticales intermédiaires (9) est comprise entre 200 et 500 mm, notamment voisine de 250 mm. 11 ) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que chaque nervure verticale intermédiaire (9) présente une épaisseur (e9) comprise entre 5 et 25 mm, de préférence entre 15 et 25 mm. 12) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un parement intérieur et/ou extérieur (21) est fixé sur au moins un panneau d'extrémité.
13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque parement (21 ) est réalisé en matière plastique, de manière à supprimer l'installation de pare vapeur intérieur et/ou de pare pluie extérieur.
14) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un film ou couche additionnel(le) (25), tel que pare vapeur et/ou pare pluie et/ou réflecteur et/ou isolant acoustique est immobilisé(e) en étant pris en sandwich entre deux panneaux adjacents.
15) Elément de construction, du type mur, comprenant au moins deux dispositifs selon l'une des revendications précédentes, deux dispositifs adjacents délimitant une zone d'emboîtement et d'étanchéité.
16) Elément de construction selon la revendication précédente, comprenant en outre un poteau d'angle, définissant deux zones d'emboîtement et d'étanchéité supplémentaires, avec les deux dispositifs fixés sur ce poteau.
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