Brevet FR2201447A1 — publié le 19740426

'invention a pour objet un dispositif de chauffage réglable d'une surface, telle qu'un plancher ou une paroi, utilisant des tubes de chauffage enfermés pour moitié dans des tôles conductrices de la chaleur et disposés dans des conduits incorporés à des éléments préfabråqués Le chauffage de surfaces telles que des planchers aert soit à réchauffer, par exemple, des sols en pierre, pour empêcher le refroidissement des pieds des usagers sans chercher à utiliser les possibilités d'un chauffage complet, soit encore a assurer le chauffage complet des pièces pour des raisons economiques. Dans ce dernier cas, il est necessaire, pour limiter la température des surfaces, conformément aux exigences de lthygiène, deímaintenir une température superficielle constante en tous les points de la surface à chauffer et de rendre possible la transmission a toute la pièce d'une chaleur maxima, pour de faibles différences de température entre la surface de chauffage et l'air prêsent dans la pièce, telles que celles obtenuea avec un chauffage de plancher, par exemple 5P si l'air est à 210 et le plancher au maximum à 260, un abaiaiement de la température du plancher de 10 signifie, dans ce cas, une réduction de 20 % de la transmission de chaleur pour cette raison, il est important de s'assurer, pour le chauffage des planchers par un liquide, que la température de la surface etepar suite, la transmission de la chaleur soient les mêmes en tous les points du plancher à chauffer 0! connait des dispositifs de chauffage de surfaces par liquide où le fluide transporteur de chaleur s'écoule dans un tube-guide en métal ou en matière synthétique, tube entouré directement par le sol, lorsqu'il s'agit de chauffer des surfaces posées librement, par du béton ou d'autres matériaux solides, tandis que le chauffage des zones voisines ou de la surface à chauffer se fait ainsi directement par conductibilite calorifique, Ces dispositifs exigent en général une moindre température à ltentrée du tube de chauffage, étant donné que le transfert de chaleur entre le tube et la surface ä chauffer se fait directement (voir "Sanitartechnik no 5, 1961, Rietschel Raiss : Heiz und Klimatechnik, ise édition, page 184). De plus, on connait des dispositifs de chauffage de surfaces par liquide, où les tubes de chauffage sont disposés, librement mobiles dans des conduits et où la transmission de chaleur au milieu ambiant se fait aussi bien par conduction, c'est-à-dire, par contact thermique au point intéressé que par convexion et rayonneaent vers l'air ambiant Des dispositifs de ce type existent ow les conduits recevant les tubes sont noyés dans des couches conductrices de la chaleur, de telle sorte que la répartition de la chaleur se produit ainsi dans cette couche et, dans d'autres dispositifs; les conduits sont obtenus par fraisage de matériaux arrêtant la chaleur et sont entourés pour moitié par des tôles conductrices de la chaleur pour assurer la répartition de la chaleur (voir modèle d'utilité allemand 6909486 de la Société dite : Stramax A.G. a zurich). D'autre part, on connaît des dispositifs à plaques de liaison rainurées, constituées par deux couches dont celle inférieure arrête la chaleur, la couche supérieure étant constituée par un mortier minéral (voir Haustechnische Rundschau 1972, n" 85, 198). on connaît aussi des chauffages de plancher où les tubes contenant le fluide chauffant sont guidés dans des éléments creux en terre cuite préparés à l'avance pour amener la chaleur à la surface du plancher à laide de tôles lamellaires entourant les tubes de chauffage sur une moitié de leur surface (voir Rietschel-Rtiss, Holz-und Klimatechnik, lge éditiontpage 184). On connaît encore des chauffage de surfaces comportant des canalisations électriques disposées librement dans des conduits du sous-sol afin d'assécher ce dernier, l'humidité étant transmise par les conduits de chauffage à des conduits transversaux débouchant a l'air libre le long ces surfaces délimitant la pièce intéresse (voir brevet allemand 1255889) Dans tous ces dispositifs antérieurs de chauffage des surfaces, les tubes de chauffage sont disposés suivant un dessin en grecques dans un plan à l'intérieur de la construction à chauffer l'écartement entre les tubes dépend du type de transfert adopté pour la chaleur entre les tubes et le milieu ambiant et il peut être plus grand pour un transfert direct que dans le cas de tubes de chauffage à l'intérieur de conduits. En réaumé, l'écartement entre les tuboUnécessaire d'après la technique du chauffage, exige au pdint de vue constructif, la satisfaction de certaines conditions concernant le matériau des tubes et la dépense de main-d'oeuvre,si l'on veut obtenir un montage impeccable. par exemple, les tubes métalliques doivent être préparés à l'avance en atelier suivant le modèle prévu,pour être ensuite amenés sur le chantier à l'état convenablement coudé et montés avec une dépense aases considérable de main-d'oeuvre (voir Institut allemand du cuivre, Kupferrohr in deg Heizung technik, 1969 pages 1 15) ou bien ces tubes sont amenés sur place à la forme désirée à l'aide de gabarits et de moyens généralement associés à un traitement thermique des tubes Ces procédés sont onéreux tant au point de vue des matériaux qu'à celui de la main-d'oeuvre et cela au point qu'ils ne peuvent être appliqués que d'une manière restreinte, ne serait-ce que pour des raisons conomiques. Si l'on utilise des tubes de matière plastique pour guider le fluide chaud, le montage prévu pour le chauffage des surfaces dépend des dimensions du tube, å savoir son diamètre extérieur et son épaisseur de paroi, et de ses propriétés élastiques, c'est-à-dire du module d'élas tieité du matériau formant le tube. Des procédés de montage sont eonnus suivant lesquels il faut que les tubes soient parcourus par de l'eau chaude au cours du montage Ceci exige une préparation et une dépense d'appareillage particulières pour rendre le montage possible grâce à la chaleur ainsi appliquée. On connaît également des dispositifs où les tubes en matière synthétique sont bien montés b froid, mais ne peuvent prendre la forme d'une grecque permettant d'arriver à l'écartement nécessairement faible entre les éléments de la canalisation de chauffage ; en effet, on arriverait autrement à descendre au-dessous de la valeur nécessaire à prévoir pour le rayon de courbure minimum destiné ffi empêcher toute brisure et tout flambage produisant des réductions de section droite ou même un étranglement complet de l'écoulement du fluide de chauffage. De plus, on ne doit pas agir, par là, à ltencontre de la sécurité et de la durée d'utilisation possible du dispositif. Enfin, l'invention a pour objet de résoudre le problème consistant à améliorer les difficultés du réglage, dénoncées par la littérature des chauffages de surfaces, en particulier des planchers, sans encourir le risque d'accrortre les variations de la température de la surface par réduction de l'accumulation de chaleur dans la couche porteuse formant recouvrement, formée par exemple par un enduit. Autrement dit, il faut arriver à un chauffage de surface aussi direct que possible. un autre objet de l'invention consiste à obtenir la température uniforme de la surface dont il a été question ci-dessus en utilisant des tubes en matière synthétique place b froid. Les prvblèmess ci-dessus sont résolus grâce à ce que les tôles conductrices de chaleur recouvrent complètement la totalité de la surface à chauffer et que les tubes de chauffage disposés dans les conduits y sont disposés parallèlement deux à deux par conduit. un chauffage ainsi constitué présente dans la zone centrale de la surface à chauffer des conduits parallèles équidistants, dont la surface entière est recouverte par des tôles conduetrices de la chaleur, tandis que dans la zone du retour des conduits, c'est-à-dire aux points de chevauchement, llélement préfabriqué est fraisé sur une largeur et une profondeur suffisantes pour donner aux tubes de chauffage la possibilité d'une dilatation thermique et aux chevauchements de se produire Le long des bords et entre les conduits, il subsiste cependant assez de matière laissée en place dans cet élément pour présenter un support inférieur suffisant pour la couche recouvrant les conduits L'élément préfabriqué disposé dans la zone moyenne ou dans la zone marginale du retour est constitué par ur matériau arretant bien la chaleur, tel que la mousse de poly uréthane ou une mousse dure de polystyrène , ou encore, un produit facile à usiner et particulièrement à découper, tel quiun béton léger, du bois synthétique ou une matière synthétique présentant avantageusement une conductibilité thermique de 0 > 7 à 0,4. Les tubes de chauffage sont flexibles et sont constitués normalement par des produits synthétiques, mais ils peuvent aussi bien être en un métal revêtu ou non de matière synthétique. Les tues conductrices de la chaleur disposées à l'interieur des canaux peuvent comporter soit un réseau homogène de rainures de guidage, soit encore des bourrelets dirigés vers l'intérieur et se faisant face, l'é- cartement laissé entre les bourrelets étant inférieur au diamètre extérieur du tube de chauffage.La couche recouvrant les tôles conductrices de la chaleur et les conduits des tubes de chauffage peuvent être constitués suivant les exigences de la technique du chauffage, par un matériau arrêtant ou freinant la chaleur, ou bien, par un matériau bon conducteur de la chaleur Les avantages que peut apporter l'invention consistent en ce que le mode particulier de construction, la possibilité d'utiliser des éléments préfabriqués pour la zone moyenne et pour la sone marginale, ainsi que des tôles conductrices de chaleur prefabriquées et le guidage particulier prévu pour les tubes de chauffage, assu- rent un chauffage des surfaces réunissant à l'assurance d'une sécurité complète, tous les avantages de la technique du chauffage et du montage en même temps que des avantages économiques. Les avantages de la technue de chauffage, à savoir, l'unifermité de la température de la surface, sont obtenus grâce à ce que la combinaison du montage parallèle à deux tubes et des tôles conductrices de la chaleur s'etendant complètement sur les tubes, rend la couche de chauffage formant recouvrement transmettant la chaleur, indépendante de l'épaisseur et de la conductibilité thermique on arrive à ce résultat-même avec des couches de revêtement telles que des copeaux agglomérés, ou un parquet qui ne svtït que moderè- ment eondiS2iaçe i)le de la chaleur et emmagasinent mal la chaleur. ta t.cbXque du réglage peut se servir de ce fait grâce à ce qu'un réglage du débit, par exemple, par des soupapes à thermostat utilise les écarts de température entre l'aller et le retour, ce qui laisse obtenir, par une élévation ou un abaissement uniforme de la température de la surface chauf fanté, Ihladaptation nécessaire aux besoins particuliers du chauffage de la pièce à chauffer.Des mesures constructives pour arriver à cette adaptation et en particulier la udifi- cation de l'écartement entre tubes deviennent ainsi inutiles, ce qui facilite une simplification encore plus grande de la construction et du calcul de telles installations Les tubes de chauffage disposés dans les conduits peuvent être introduits de la manière déjà indiquée dans les canaux de retour et cela très facilement, sans avoir recours à des dispositifs auxiliaires ou à des traitement thermiques et sans diminuer les rayons itcourbure au-delà de la valeur prescrite pour la fabrication, de telle sorte que le tuyau de chauffage sans fin peut être disposé sur toute sa longueur dans l'installation de chauffage de surface, fermée sur elle-même, sans nécessiter de point de connexion ou de soudure ou d'accessoires. sous les aspects rappelés ci-dessus, le chauffage de surface conforme à l'invention présente une importance économique notable en raison des facilités de montage qu'il offre et cela indépendamment de ses avantages techniques. On a représenté à titre d'exemple aux dessins ci-åoints une forme d'exécution de l'invention A décire ciaprès. Sur ces dessins La fig. 1 représente en vue schématique pardessus la disposition jumelée des tubes de chauffage élémen taies. la fig. 2 représente sohémattouement a plus grande échelle le détail "e" de la fig. 1, à savoir un élément de la zone marginale de retour. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne a-a de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe suivant la ligne b-b de la fig. 2. La fig 5 représente à plus grande échelle le détail"f"de la fig. , à savoir, un élément de la zoė centrale La fig 6 est une coupe suivant la ligne c-c de la fig. 5. La fig. 7 représente le détail de la fis. 6. Dans les conduits 2, 4 des éléments préfabriqués (figs. 2 et 5), sont disposées librement les tôles conductrices de la chaleur, ces tôles venant buter l'une contre l'autre et les joints entre'les deux tales voisines 1 étant éventuellement décalés par rapport aux joints entre deux éléments (figs. 2 et 5). Les tubes de chauffage 3 sont placés dans les tôles conductrices t en surmontant au moment de la mise en place un obstacle constitué par le rétrécissement 5 à ltentrée du logement du tube, ce rétrécissement empêchant cependant toute sortie ultérieure du tube hors du conduit La fig. 1 représente le mode d'introduction des tubes jumelés qui viennent se placer dans chacune des cannelures successives pour former l'un un tube d'aller et l'autre un tube de retour .Toutes les quatre cannelures, on trouve un chevauchement des tubes de chauffage 3 (fig. ). cea chevauchements sont rendus possibles par une fraisure ménagée dans les conduits d'inversion 4 sur une profondeur égale à au moins deux fois le diamètre du tube L'introduction et l'enlèvement des tubes 3 de la pièce se font sur place et peuvent s'effectuer sans percement de murs, en passant par les vestibules et les couloirs Entre les conduits 2 et 4 se trouvent des supports plus élevés 6 (fig. 2) absorbant la pression de la couche de recouvrement supérieure 7 (fig. 7).Si cette couche doit jouer, dans une forme d'exécution particulière de l'invention le rôle d'un répartiteur mécanique des charges, on la fait constituer avantageusement par une plaque d'agglomdré de copeaux à rainures et languettes que l'on visse à intervalles réguiers à travers la fente entre deux tôles conductrices t dans une baguette en bois encastrée par le bas dans l'un des éléments (figes 2 et 5).Cette construction permet de réduire la hauteur de l'ensemble à une valeur de 5 à 7 cm entre le plancher 2 et la face inférieure du revêtement sur lequel on marche. on peut considérer une telle installation comme un chauffage à action directe et à possibilités favorables de réglage . Les constantes de mise à température qui, comme on l'a constaté, sont de 8 à 12 heures dans les installations antérieures, sont réduites par l'invention à une durée de î à 3 heures suivant la température à l'entrée suivant d'autres formes d'exécution servant au chauffage des parcis, on peut coller directement des pan neaux muraux en contreplaqué sur le plan des tôles conductrices ou appliquer sur ce plan des plaques préfabriquées de carton et de platre Dans ce cas encQre, on peut fixer facilement les plaques de recouvrement sur le support en faisant passer des vis dans les fentes séparant les tôles conductrices 1. On peut encore utiliser d'une manière indirecte le système de chauffage conforme à l'invention pour le chauffage par ~accumulation, par exemple, par voie électrique, avec de bonnes possibilités de réglage. Dans ce cas, la chaleur qui se serait accumuléefdans le chauffage électrique des sols, exclusivement dans le plancher, est transmise d'une manière décentralisée à des accumulateurs d'eau chaude et l'énergie thermique est Sou=nie ou arrêtée suivant les besoins R E V E N D I C Â T I O N S 1. Chauffage des surfaces telles que les planchers et les murs au moyen de tubes de chauffage entourés latéralement par des tôles conductrices de chaleur à l'intérieur de conduits ménagés dand des éléments préfabriqués, ce chauffage étant caractérisé par le fait que les tales conductrices recouvrent l'ensemble de la surface à chauffer, tandis que les tubes de chauffage sont disposés parallèlement par deux dans ces conduits. 2. Chauffage des surfaces suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments préfabriqués comportent des canaux parallèles dans la zone centrale de la surface à chauffer 3. chauffage de surfaces suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que les éléments préfabriqués eomportent des canaux incurvés se chevauchant dans la zone marginale de la surface à chauffer où leur direction est inversée. 4. Chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les conduits présentent dans la zone des chevauchements des tubes une profondeur au moins égale à deux fois le diamètre des tubes 5. Chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments préfabriqués sont constitués par un matériau arrêtant la chaleur 6. Chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments préfabriqués sont constitués par une mousse dure de polyuréthane. 7. Chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications t à 4, caractérisé par le fait que les éléments préfabriqués sont constitués par une mousse dure de polystyrène. 8. chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les éléments préfabriqués sont constitués par un matériau conducteur de la chaleur, dont le coefficient de conductibilité est compris entre 0,1 et 0,4 Keal/tEhoc. 9. Chauffage de surfaces suivant la revendication î, caractérisé par le fait que les tubes de chauffage sont flexibles 10. chauffage de surfaces suivant la revendication 1 ou la revendication 9, caractérisé par le fait que l'ensemble des tubes de chauffage forme un circuit unitaire sans fin monté ainsi entre l'entrée et la sortie du circuit. 11. Chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentçs, caractérisé par le fait que les tubes de chauffage sont en matière synthétique. 2. chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé par le fait que les tubes de chauffage sont en métal. 13. Chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les tôles conductrices de la chaleur présentent le long des conduits deux bourrelets dirigés vers l'intérieur et se faisant face. 14. Chauffage de surfaces suivant la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé par le fait que la tôle conAuctrice présente une rainure centrale pénétrant dans un conduit et recouvre de part et d'autre de cette rainure la moitié de l'intervalle séparant deux conduits successifs. 15. chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les tôles conductrices de la chaleur sont recouvertes par une couche d'un produit arrêtant la transmission de chaleur. 16. chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications S à 14, caractérisé par le fait que la couche recouvrant les tues conductrices est constituée par un produit conducteur de la chaleur 17, chauffage de surfaces suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé Far le fait que l'intervalle entre les tubes de chauffage paraïè- les successufs est constants